粒子的波动性、概率波、不确定关系上课用课件.ppt

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1、第三节、粒子的波动性1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。一、光的波粒二象性光具有粒子性，又具有波动性。光子能量和动量为左边是描写粒子性的E、P；右边是描写波动性的、。h将光的粒子性与波动性联系起来。一切实物粒子是否都具有波粒二象性？！二、德布罗意波（物质波）De.Broglie1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物的理论中

2、，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢”一切实物粒子都具有波粒二象性。二、德布罗意波（物质波）每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，而且粒子的能量E、动量p与它所对应的波的频率v、波长之间，遵从以下关系：这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波。三、德布罗意波（物质波）的实验验证宏观实物粒子的波动性一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？试求：质量m=0.01kg，速度v=300m/s的子弹的德布洛意波长？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

3、出粒子性。C.J.戴维孙通过实验发现晶体对电子的衍射作用1937诺贝尔物理学奖二、德布罗意波（物质波）的实验验证实物微观粒子的波动性后来，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。第四节概率波玻恩(1882--1970)一、经典的粒子和经典的波两种模型：①粒子模型②波动模型例如：声音的干涉、衍射现象例如:气体的压强等等经典物理学中粒子运动的基本特征：任意时刻的确定位置和速度以及时空中的确定轨道经典波的特征：频率、波长即具有时空的周期性思考1:经典力学波和粒子是两种不同的研究对象,具有非常不同的表现

4、,那么,为什么对于光子、电子和质子等粒子又能集它们于一身呢？二、概率波明纹处到达的光子数多，暗纹处到达的光子数少这是否可以认为，是光子之间的相互作用使它表现出了波动行，而不是光子本身就具有波动性呢？为了弄清这个问题,我们可以使光源非常弱,以致它在前一个光子到达屏幕之后才发射第二个光子,这样就排除了光子之间相互作用的可能性。实验结果表明，尽管单个光子的落点不可预知，但是长时间暴光之后仍然得到之前实验的条纹分布。可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子自身固有的性质。思考2：一个光子通过狭缝后到底落在屏上的哪一点

5、呢？1926年德国物理学家波恩指出：光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小。光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以从光子的概念上看，光波是刻画光子在空间的概率分布的一种概率波电子数N=7电子数N=100电子数N=3000电子数N=20000电子数N=70000单个粒子在哪一处出现是偶然事件；大量粒子的分布有确定的统计规律。出现概率小出现概率大电子双缝干涉图样光波是概率波，大量的光子的分布有确定的统计规律。根据经典物理学,如果我们已知一物体的初始位置和初始速度,就可以准确地确定以后任意时刻的位置和速度.但是

6、在微观世界中,由于微观粒子具有波动性,其坐标和速度（动量）不能同时确定。我们不能用经典的方法来描述它的粒子性第五节不确定关系德国著名的现代物理学家。1924年进入哥廷根大学深造，先后拜师于玻尔和波恩门下。海森伯１、光的单缝衍射激光束像屏若光子是经典粒子,在屏上的落点应在缝的投影之内由于衍射,落点会超出单缝投影的范围,其它粒子也一样,说明微观粒子的运动已经不遵守牛顿运动定律,不能同时用粒子的位置和速度(动量)来描述粒子的运动了2、海森伯不确定关系1927年海森伯提出：粒子在某方向上的坐标不确定量与该方向上的动量不确定量的乘积

7、必不小于h/4π。海森伯不确定关系告诉我们：微观粒子的坐标和动量不能同时确定。粒子位置若是测得极为准确，我们将无法知道它将要朝什么方向运动；若是动量测得极为准确，我们就不可能确切地测准此时此刻粒子究竟处于什么位置。不确定关系是物质的波粒二象性引起的。对于微观粒子，我们不能用经典的来描述。