20xx年高中物理競賽講座講稿量子論第二稿新人教版-免費閱讀
【正文】 在電子波動性獲得證實以后，在其它一些實驗中也觀察到中性粒子如分子、原子和中子等微觀粒子，也具有波動性，1988年蔡林格等做了中子的雙縫實驗。晶面間距d與鎳原子的間隔l的關(guān)系是,考慮第一級衍射極大，有由圖知電子相對于入射方向的散射角與掠射角之間有關(guān)系，因此上式可寫成當(dāng)加速電壓U=54伏，加速電子的能量：電子的德布羅意波長：鎳的原子間隔是，由此求出衍射第一極大的散射角度：實驗測量出的值，是理論值比實驗值稍大的原因是電子受正離子的吸引，在晶體中的波長比在真空中稍?。▌恿可源螅＿@些實驗有力地證明了德布羅意物質(zhì)波假說的正確性。實物粒子的衍射效應(yīng)在近代科技中有廣泛的應(yīng)用，例如中子衍射技術(shù)，已成為研究固體微觀結(jié)構(gòu)的最有效的手段之一。經(jīng)修正后，理論值與實驗結(jié)果完全符合。德布羅意公式也同樣正確，德布羅意公式成了波粒二象性的統(tǒng)一性的基本公式，德布羅意由于發(fā)現(xiàn)電子的波動性，榮獲1929年諾貝爾物理學(xué)獎。干涉圖樣如下圖所示。衍射加強(qiáng)時的電子德布羅意波長應(yīng)滿足布拉格公式式中是入射電子束對晶面的掠射角，d是晶面間距。其中最有代表性的是電子散射實驗、透射實驗和雙縫干涉實驗。光學(xué)儀器的分辨率與波長成正比，而電子的德布羅意波長比光波長短很多，例如在10萬伏的加速電壓下， m，比可見光短10萬倍左右，因而利用電子波代替光波制成電子顯微鏡就可以有極高的分辨本領(lǐng)。(2) 電子透射實驗電子穿過晶體薄片后產(chǎn)生的衍射，與X射線通過晶體的衍射極其類似。【例1】求波長都等于的光子與電子的總能量和動量【例2】電子通過單縫的實驗中，加速電壓，垂直穿過的單縫，求：① 加速后的速率；② 電子相應(yīng)的波長；③ 中央明紋的半角寬度解：① ② ③ 第四節(jié) 測不準(zhǔn)關(guān)系（1）宏觀：，兩者可同時準(zhǔn)確測量；（2）微觀粒子：不能同時準(zhǔn)確測量，原因是微觀粒子具有波、粒二象性，有測不準(zhǔn)關(guān)系：即：粒子有某方向的坐標(biāo)測不準(zhǔn)量與該方向上的動量分量的測不準(zhǔn)量的積，必不小于普朗克常數(shù)；位置測得越準(zhǔn)，動量測得越不準(zhǔn)！現(xiàn)代量子力學(xué)證明：（1927年，海森堡）微觀粒子的位置和動量具有不確定性，這可用電子單縫衍射實驗說明，并驗證不確定關(guān)系.如下圖所示，設(shè)有一束電子，以速度v沿y軸射向AB屏上的單縫，縫寬為d，在屏幕CD上得到衍射圖樣，衍射的第一極小角為q1 ，則電子位置在x方向上的不確定量為，由于衍射的緣故，則x方向動量不確定度為即 如果考慮高次衍射條紋，還要大些，因此一般地有這就是海森堡分析得到的不確定關(guān)系.不確定度關(guān)系不是儀器的誤差，或人為測量誤差造成的，（d越寬），能級的寬度（不確定度）就越小，輻射產(chǎn)生的譜線寬度就越小，單色性就越好，反之亦然.（1）不確定關(guān)系式表示電子的坐標(biāo)及相應(yīng)的動量不能同時準(zhǔn)確測量（2）不確定關(guān)系取決于電子本身的固有特性－波粒二象性，即精度、方法等都無濟(jì)于事（3）對宏觀物體講不受此限制：能量、時間：角動量、角位移：(1)估算氫原子可能具有的最低能量電子束縛在半徑為r的球內(nèi)，所以當(dāng)不計核的運(yùn)動，氫原子的能量就是電子的能量：用不確定關(guān)系代入上式得：基態(tài)能應(yīng)滿足得由此得出基態(tài)氫原子半徑基態(tài)氫原子的能量與波爾理論結(jié)果一致。(3) 電子雙縫干涉實驗1960年，約恩孫直接做了電子雙縫干涉實驗，從屏上攝得了類似楊氏雙縫干涉圖樣的照片。電子經(jīng)晶格散射后在某一特定方向衍射極大，這一結(jié)果與X射線散射相似，其強(qiáng)度分布可用德布羅意關(guān)系和衍射理論給以解釋，從而驗證了物質(zhì)波的存在。s Law):熱平
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