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《选修3-5.3第三节--粒子的波动性课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三节粒子的波动性情景设置光具有粒子性,光子像其它粒子一样,有一定的动量和能量,光的干涉､衍射和偏振现象,又表明:光具有波动性.光究竟是什么?实物粒子的运动与光是否具有类似之处?知识梳理图【知识点】1.光的波粒二象性;2.物质波.1.光学的发展史学说微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦公认年代17世纪17世纪19世纪中期20世纪初20世纪初2.光的波粒二象性光既有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性(1)光的波动性与粒子性的统一①大量光子产生的效果显示其波动性,比如干涉､衍射现象中,如
2、果用强光照射,在光屏上立刻出现了干涉､衍射条纹､波动性体现了出来;个别光子产生的效果显示出粒子性.如果用微弱的光照射时间延长的情况下,在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性,倾向于干涉､衍射的分布规律.这些实验,为人们认识光的波粒二象性提供了很好的依据.②光子的能量ε=hν,动量能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量,波长λ和频率ν是描述物质波动性的共性物理量.两式左侧的物理量ε和p描述光的粒子性,右侧的物理量ν和λ描述光的波动性.它们通过普朗克常量h联系在一起,h架起了粒子性和波动性之间的桥梁.③对不同频率的
3、光,频率低､波长长的光,波动性特征显著;而频率高､波长短的光,粒子性特征显著.④光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。二､粒子的波动性 1.物质波波德布罗意(duedeBroglie,1892-1960)德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开
4、一幅大幕的一角”。法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。1924年,德布罗意推想:自然界在许多方面是对称的,“波粒共存的观念可以推广到所有粒子”.既然光具有波粒二象性,则实物粒子或许也有这种二象性,在这样的推想下,德布罗意提出假设;实物粒子和光一样,也具有波粒二象性.如果用能量ε和动量p来表示实物粒子的粒子性.用频率ν和波长λ来表征实物粒子的波动性,那么,对光适用的关系式也适用于实物粒子,即:德布罗意的思维逻辑德布罗意1892-1987实物粒子也具有波动性利用类比的想法，提
5、出物质波概念与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，或叫物质波。预言：电子通过一个小孔或晶体时会形成衍射条纹。电子有质量根据相对论：后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布洛意关系。一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？质量m=0.01kg，速度v=300m/s的子弹的德布洛意波长为计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。一个质量为m的实物粒子以速率v运动时，即具有以能量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率n和波长l所描述的波动性。德布罗意
6、关系如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为：如电子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s,对应的德布罗意波长为：太小测不到！X射线波段这种与实物粒子相联系的波,后来被称为德布罗意波,也叫物质波.3.对德布罗意物质波的理解(1)任何物体,小到电子,质子,大到行星,太阳都存在波动性,我们之所以观察不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体对应的波长太小的缘故.（一切实物粒子都有波动性）(2)德布罗意是一种概率波,粒子在空间各处出现的概率受到波动规律的支配,不要以宏观
7、观点中的波（机械波）来理解德布罗意波.(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广,使之包括了所有的物质粒子,即光子和实物粒子都具有粒子性,又都具有波动性,与光子对应的是电磁波,与实物粒子对应的波是物质波.2.物质波的实验验证干涉和衍射是波动物质的特有表现,如果实物粒子具有波动性的话,在一定条件下,也该发生干涉和衍射现象.实物粒子运动时其波长很小,根本无法观察到它的波动性.1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束的衍射实验.得到了类似右图的衍射图样,从而证明了电子的波动性.2、戴维逊－革末实验1927年，Davi
8、sson和Germer进行了电子衍射实验。（该实验荣获1937年Nobel物理学奖）戴维逊--革末实验电子衍射实验电子束垂直入射到镍单晶的水平面上，在散射方向上探测到一个强度极大。（可用晶体对X射线的衍射方法来分析）1937诺贝尔物理学奖1927年，美国贝尔实验室的戴维森（ClintonJosephDavisson，
