《近代物理》PPT课件

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1、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)§4德布罗意物质波理论1、经典物理学中的波与粒子理想粒子：原则上可精确地确定它的质量、动量和电荷，且在一定条件下可视为质点。对于质点，只要初始的位移、速度及受力状态已知，原则上可用牛顿力学描述它未来的受力情况及运动状态。波：其特征量为和，

2、对一给定波源来说，其发出的波原则上，频率和波长都可被精确测定。1672年牛顿提出光的微粒说1678年惠更斯提出了光是纵向波动19世纪初在菲涅耳、夫琅和费、杨氏等人观察到光的干涉实验后，波动学说被人们普遍承认。19世纪末麦克斯韦、赫兹进一步肯定光为电磁波20世纪初随着一些新的现象相继出现，且经典理论无法解释，随之诞生了一些新的理论。1905年提出光量子假说，提出了光具有波粒二象性1923年康普顿实验既是光的波粒二象性的最好证明1924年德布罗意将光的波粒二象性推广到实物粒子2、光的波粒二象性3、德布罗意物质波1924年提出：任何物体都伴随以波，而且不可能将物体的运

3、动和波的传播分开。在宏观上，如飞行的子弹m=10-2Kg，速度V=5.0102m/s对应的德布罗意波长为：他指出：实物粒子也有著名的德布罗意关系式:在微观上，如电子m=9.110-31Kg，速度V=5.0107m/s,对应的德布罗意波长为：注意若则2）宏观物体的德布罗意波长小到实验难以测量的程度，因此宏观物体仅表现出粒子性.1）若则他认为：对所有的实物粒子，无论其静止质量是否为零都成立。即实物粒子即可用P、E来描述，也可用、来描述，有时粒子性突出，有时波动性突出，这既是实物粒子的波粒二象性。可以说：是近代物理学中两个重要的关系式！前者通过c将能量和质量联系起来，后

4、者通过h将粒子性和波动性联系起来，是物理学的一大进步，4、物质波的实验验证1927年戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在.（1）理论上：当v<

5、单调增加，表现出有规律的选择性，只有当电压为某些特定值时，电流才有极大值（即亮纹）。与x射线衍射相似。对于伦琴射线，投射到晶体上时，只有入射波的波长满足：的那些射线才能以一定的角反射。实验中取：=650d=0.91Å，当U=54V测出峰值由：k=1得=1.65Å电子的德布罗意波长：理论值与实验结果符合的非常好！！5、物质波的统计解释波恩解释：物质波是一种几率波，对单个粒子来说无法确定其某一时刻的位置，而对多数粒子来说，在空间不同位置出现的几率遵从一定的统计规律。亮纹的地方，电子出现的几率大；而非峰值的地方，电子出现的几率小，所以微观粒子的空间分布表现为具有连续特征的波动性，

6、这就是物质波的统计解释。戴维逊和汤姆逊因验证电子的波动性分享1937年的物理学诺贝尔奖金G.P.汤姆逊电子衍射实验(1927年)电子束透过多晶铝箔的衍射K双缝衍射图例1试计算温度为时慢中子的德布罗意波长.6应用举例1932年德国人鲁斯卡成功研制了电子显微镜;1981年德国人宾尼希和瑞士人罗雷尔制成了扫瞄隧道显微镜.解在热平衡状态时,按照能均分定理慢中子的平均平动动能可表示为:慢中子的德布罗意波长：例2、假设电子运动的速度可与光速相比拟，则当电子的动能等于其静止能量2倍时，其德布罗意波长是多少？（m0=9.11×10-31kg)解：由题意例3、在B=1.25×10-2T的匀强磁场

7、中沿半径为R=1.66cm的圆轨道运动的电子的德布罗意波长是多少?(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，e=1.60×10-19C)=0.2Aº解：电子的轨迹为圆，则：例4、求：实物粒子德布罗意波长与粒子动能EK和静止质量m0的关系，并得出：EK<>m0c2时，．解：由解出：根据德布罗意波：把上面m，v代入得：当上式分母中，可略去．得当上式分母中，可略去．得§5海森伯不确定性关系在经典力学中，运动物体具有确定的轨道，任一时刻物体的运动状态可用在该轨道上的确定位置和