《近代物理ch》PPT课件

《《近代物理ch》PPT课件》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、第五章粒子的波动性§5.1电子§5.2德布罗意波§5.3电子晶体散衍射实验§5.4电子双缝衍射实验§5.5中子晶体散衍射实验§5.6中子单缝和双缝衍射实验§5.7N－A形状弹性散射§5.8引力场的效应§5.9波函数的统计诠释§5.10粒子的测不准关系一、阴极射线的荷质比（e/m）1897年，汤姆逊发现电子。实验装置如下§5-1电子实验原理当电场力与磁场力相等时,电子受的合力为零,电子将沿直线运动。所以粒子的速度为只有磁场时粒子的荷质比为二、电子的电荷与质量三、电子的经典模型思想方法自然界在许多方面都是明显地对称的，他采用类比的方法提

2、出物质波的假设.“整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的研究方法来，是过于忽略了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们关于‘粒子’的图象想得太多，而过分地忽略了波的图象呢？”法国物理学家德布罗意（LouisVictordeBroglie1892–1987)§5-2德布罗意波一、德布罗意假设1924年，德布罗意在其博士论文中《关于量子理论的研究》提出德布罗意波，为此1929年获得诺贝尔物理学奖。德布罗意把对光的波粒二象性的描述应用到实物粒子上。一个质量为m以速度v作匀速运动的实物粒子，既具有以能量和动量所描述

3、的粒子性，又具有以频率ω和波长λ所描述的波动性。1926年玻恩提出德布罗意波是概率波.——德布罗意假设根据——德布罗意波长例题计算下列形式的德布罗意波长（1）m=1000kg，v=100m/s的汽车（2）m=10kg，v=500m/s的子弹（3）m=1μg，v=1cm/s的烟尘（4）m=0.511MeV/c2，Ek=100eV的电子（5）m=938.3MeV/c2，Ek=1GeV的质子（1）m=1000kg，v=100m/s的汽车解：（2）m=10kg，v=500m/s的子弹（3）m=1μg，v=1cm/s的烟尘（4）m=0.511

4、MeV/c2，Ek=100eV的电子根据动质能三角关系对电子，Ek<

5、子间的距离正好是0.1nm的量级，所以可以用晶体中规则排列的原子来作为电子衍射的光栅。1926年戴维逊(C·J·Davisson)和革末(L·H·Gevmer)第一个观察到了电子在镍单晶表面的衍射现象，证实了电子的波动性。戴维逊和革末实验装置示意图他们将经过电场加速的电子束射到镍单晶上，镍单晶的原子间距是0.215nm。实验中他们测量了散射电子强度随散射角变化的函数关系。例如当加速电压U=54V时，探测器在散射角=50°方向上有一个明显的峰值，如图所示。对这一组如图(a)虚线平行晶面来说,由布拉格公式取n=1则再根据德布罗意关系式

6、求出电子的波长λ这与由布拉格公式算得的结果符合得很好，从而证明了电子的波动性质。也证实了德布罗意波。电子在Au多晶的衍射图样电子在氧化镁晶体半平面的直边衍射氧化锌晶体对电子的衍射钨晶体薄片对电子的衍射由于电子进入到晶体内部时容易被吸收，人们通常采用极薄的晶片，或让电子束以掠入射的形式从晶体表面掠过，使电子只与晶体最外层的原子产生衍射，从而成功地观察到多种晶体的电子衍射图样。NaCl晶体的中子衍射UO2晶体的电子衍射电子衍射、中子衍射、原子和分子束在晶体表面散射所产生的衍射实验都获得了成功。微观粒子具有波粒二象性的理论得到了公认。中子

7、衍射显示的苯结构1993年克罗米（M·F·Crommie）等人把蒸发到铜(111)晶面的铁原子用扫描隧道显微镜的探针排列成半径为7.13nm的园环，称为量子围栏(quantumcorral),在这些铁原子形成的园环内，铜的表面态电子波受到铁原子的强散射作用，与入射电子波发生干涉，形成驻波。实验观测到了在围栏内同心园状的驻波，直观地证实了电子的波动性。量子围栏1993年美国科学家移动铁原子，铁原子距离0.9纳米“量子围栏”48个铁原子排列在铜表面证明电子的波动性二、G.P.汤姆孙试验1927年G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子）也独立

8、完成了电子衍射实验。与C.J.戴维森共获1937年诺贝尔物理学奖。电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。屏P多晶薄膜高压栅极阴极§5-4电子双缝衍射实验1961年将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为a