德布罗意波与测不准关系

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1、德布罗意的获奖论文德布罗意的思路必有实物波存在。”光子伴有光波，脉动好象光子，频率即为脉动，能量含有频率，质量就是能量，“实物粒子有质量，16-5粒子的波动性德布罗意(1892-1960)：法国人，一战服役六年，原来从事历史研究，受其兄影响，改学物理，1924年获博士学位，1929年获诺贝尔物理奖。1932年任巴黎大学物理教授，1933年被选为法国科学院院士。德布罗意一、德布罗意波德布罗意提出了物质波的假设：任何运动的粒子皆伴随着一个波，粒子的运动和波的传播不能相互分离。运动的实物粒子的能量E、动量p与它相关联的波的频率和波长之间满足如下关系：德布罗意关系式粒子性波动性自由粒子速度较小

2、时，质量不变电子的德布罗意波长为例如：电子经电势差V加速后若则二、物质波的实验验证1927年戴维孙和革末用加速后的电子投射到晶体上进行电子衍射实验。GK狭缝电流计镍集电器U电子束单晶衍射最大值：电子的波长：5102015250I电流出现峰值戴维孙—革末实验中C.J.戴维孙通过实验发现晶体对电子的衍射作用1937诺贝尔物理学奖若U＝150V，电子对应的德布罗意波长：例：子弹m=10-2kg，速度V=5.0102m/s,对应的德布罗意波长：太小测不到！电子在电压U的加速下：电子不仅在反射时有衍射现象，汤姆逊实验证明了电子在穿过金属片后也象X射线一样产生衍射现象。戴维逊和汤姆逊因验证电子的波动

3、性分享1937年的物理学诺贝尔奖金。电子的衍射实验证明了德布罗意关系的正确性。G·P·汤姆逊像电子波长比可见光波长小10-310-5数量级，从而可大大提高电子显微镜的分辨率。我国已制成80万倍的电子显微镜，分辨率为1.44，能分辨大个分子。三、应用：电子显微镜：光学显微镜示意图电子显微镜示意图透射电子显微镜（TEM）TransmissionElectronMicroscope安工大电镜1987年进口25万$(现价10万$)仪器简介:日立牌H－800透射电子显微镜具有较高的分辨本领，能提供材料及其细微的组织结构信息。技术性能:最高加速电压：200kv分辨率：4.5A应用范围:主要应用于金属

4、等材料的微观组织与结构分析。扫描隧道显微镜的工作示意图48个Fe原子形成“量子围栏”，围栏中的电子形成驻波.四、德布罗意波的统计解释(1926,玻恩)在某处德布罗意波的强度是与粒子在该处邻近出现的几率成正比,德布罗意波是几率波!光波波性：衍射图样亮处，光强大，粒子性：衍射图样亮处,光强大，光子数多.统计解释：亮处，光子到达的概率大。电子波衍射图样亮处，电子到达该处的概率大，波的强度也大。统计解释：16-5测不准关系(UncertaintyPrinciple)一.测不准关系在牛顿力学中，运动物体在任何时刻都有完全确定的位置，动量，能量，角动量等。但对微观粒子，由于粒子的波动性，微观粒子在某个

5、位置上仅以一定的概率出现，这就是说，粒子的位置是不能确定的。粒子的位置虽不能确定，但基本上出现在某区域，例如出现在内（一维情形）或内（三维情形），称为粒子坐标的不确定量。粒子的动量也是不能确定的，但动量基本上也有一个范围（或），称为粒子动量的不确定量。同样的道理，粒子的其他力学量（能量，角动量）也是不确定的。经典力学认为，这六个不确定量：原则上可以减少到零，因而原则上可以把粒子的位置和动量都测准。1927年，德国物理学家海森堡（W.Heisenberg)发现，当我们企图用这些在宏观世界中总结出来的物理量（牛顿力学中），来描述微观世界中的运动时，存在着一定的困难，它们被下列关系式所限制：海森

6、伯测不准关系式W.海森堡创立量子力学，并导致氢的同素异形的发现1932诺贝尔物理学奖电子束x缝衍射图样X方向电子的位置不准确量为：屏幕长时间积累后出现衍射图样电子一个一个地通过单缝二.用电子单缝衍射说明不确定关系X方向的分动量px的测不准量为：电子束x缝屏幕(单缝衍射）考虑到在两个一级极小值之外还有电子出现，所以：经严格证明此式应为：这就是著名的海森伯测不准关系式测不准关系式的理解1.用经典物理学量——动量、坐标来描写微观粒子行为时将会受到一定的限制。*3.对于微观粒子的能量E及它在能态上停留的平均时间Δt之间也有下面的测不准关系：2.可以用来判别对于实物粒子其行为究竟应该用经典力学来描写

7、还是用量子力学来描写。W.海森堡创立量子力学，并导致氢的同素异形体的发现1932诺贝尔物理学奖例：电视显象管中电子的加速电压为9kV，电子枪枪口直径为0.1mm，求：出枪口之后电子的横向速度，并加以讨论。解：电子经9kV加速后的速度为：讨论：由于，电子的波动性极小，图象清晰。例：小球质量m=10-3千克，速度V=10-1米/秒，x=10-6米，则速率的不确定范围为多大？不确定关系对宏观物体来说，实际上是不起作用的。解：