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1、分类号编号毕业论文题目对德布罗意波的研究学院物信学院姓名侯强专业物理学学号251040348研究类型研究报告指导教师王文赜提交日期2009-5-1010原创性声明本人郑重声明:本人所呈交的论文是在指导教师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡是引用他人已经发表或未经发表的成果、数据、观点等均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:年月日论文指导教师签名:10对德布罗意波的研究侯强(天水师范学院,物信学院,甘肃,天水,74
2、1000)摘要:本文从德布罗意波的基本方程,经过系列推导,讨论了自由粒子的波动性,波函数的表达式,原子中电子绕核运动的驻波形式及实验上的证明.而电子显微镜的问世,毫无疑问的说明了德布罗意波的正确性,最后讨论了相速度和群速度的表达式,且二者的乘积为光速的平方,这些对于理解量子力学的不确定性和粒子运动的物理实质有一定程度的参考意义.关键词:德布罗意波;二象性;波函数;相速度;波包;群速度TheResultsaboutDeBrogliewaveHouQiang(TianShuiNormalUniversity,Department
3、ofPhysics,Gansuprovince,TianShui,741000)[Abstract]:DeBrogliewavesfromthebasicequationsderivedthroughseries,discussedthefreeparticlevolatility,wavefunction,theexpressionoftheatominmotionaroundthenucleusoftheelectronwaveformsandexperimentalproof.Andelectronmicroscope
4、,nodoubtthatDEBrogliewaves,finallydiscussedthecorrectnessofthephasevelocityandthegroupvelocity,andtheexpressionoftheproductforspeedforunderstandingthesquare,quantummechanicsandtheuncertaintyoftheparticlephysicsessenceofreferencetoacertainextent.[Keyword]:DeBrogliew
5、ave,Wave-particleduality,Waveletfunction,Speed,Waveletpacket,Thegroupvelocity100.引言:原子结构的玻尔理论所遇到的困难,说明探索微观粒子运动规律的迫切性,为了达到这个目的,1924年德布罗意在光有波粒二象性的启示下,提出微观粒子也具有波动性的假说,他认为十九世纪在对光的研究上,重视了光的波动性而忽略了光的微粒性,但在对实体的研究上,则可能发生了相反的情况,即过分重视了实体的粒子性而忽略了实体的波动性,因此,他提出了微观粒子也具有波动性的假说,德布
6、罗意把粒子和波通过下面的关系联系起来:1.德布罗意公式粒子的能量E和动量P与波的频率和波长l之间的关系,正象光子和光波的关系一样……………………………………………………………………(1)式中E和P表现了粒子性,l和表现了波动性,这公式称为德布罗意公式。2.自由粒子的德布罗意波自由粒子的能量E和动量P都是常量,所以由上述公式可知,与自由粒子联系的波,它的频率和波矢(或波长)都不变,即它是一个单色平面波。其中当<7、观上,如电子10Kg,速度m/s,对应的德布罗意波长为:,这个和x射线的波长同数量级。可见微观粒子的波动性是可见的。3.波函数频率为,波长为l,沿r方向运动的平面波可用下面式子表示:kr,波矢k=2n/,角频率,n为单位矢量写成复数形式把(1)式代入上式,得到描写自由粒子的平面波这种波称为德布罗意波,上式为描写德布罗意波的波函数.4.由德布罗意波导出玻尔理论中角动量量子化条件.一根两端固定而定长的弦上形成稳定驻波的条件为:若此弦线首尾相连构成一个圆,则:从波粒二象性看,原子中核外电子绕核运动有相应的波动图象.当电子在圆周上形8、成驻波时,满足上式,所以:,即角动量量子化5.德布罗意波的实验证明物质波应有干涉、衍射等波的特性,应由实验来证明戴维孙-革末电子衍射实验,即,电子被镍晶体散射实验原理:电子枪AD之间有加速电压U,电子束透过D打在镍晶M上,它在晶面被散射进入探测器B.(即法拉第圆筒),G检测电子束(电流)的
7、观上,如电子10Kg,速度m/s,对应的德布罗意波长为:,这个和x射线的波长同数量级。可见微观粒子的波动性是可见的。3.波函数频率为,波长为l,沿r方向运动的平面波可用下面式子表示:kr,波矢k=2n/,角频率,n为单位矢量写成复数形式把(1)式代入上式,得到描写自由粒子的平面波这种波称为德布罗意波,上式为描写德布罗意波的波函数.4.由德布罗意波导出玻尔理论中角动量量子化条件.一根两端固定而定长的弦上形成稳定驻波的条件为:若此弦线首尾相连构成一个圆,则:从波粒二象性看,原子中核外电子绕核运动有相应的波动图象.当电子在圆周上形
8、成驻波时,满足上式,所以:,即角动量量子化5.德布罗意波的实验证明物质波应有干涉、衍射等波的特性,应由实验来证明戴维孙-革末电子衍射实验,即,电子被镍晶体散射实验原理:电子枪AD之间有加速电压U,电子束透过D打在镍晶M上,它在晶面被散射进入探测器B.(即法拉第圆筒),G检测电子束(电流)的
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