波粒二象性ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-28 06:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 乎不變，波長(zhǎng)不變。 小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論， 碰撞前后光 光子將與整個(gè)原子交換能量 ,由于光子質(zhì)量遠(yuǎn) 2. 若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞， 是散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。 部分能量傳給電子 ,散射光子的能量減少，于 1. 若光子和外層電子相碰撞，光子有一 結(jié)果，具體解釋如下： 3. 因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度 有關(guān)，所以波長(zhǎng)改變和散射角有關(guān)。 光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋 三 .康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義 （ 1）有力地支持了愛(ài)因斯坦 “ 光量子 ” 假設(shè)； （ 2）首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了 “ 光子具有動(dòng)量 ” 的假設(shè)； （ 3）證實(shí)了 在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中， 動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。 康普頓的成功也不是一帆風(fēng)順的，在他早期的 幾篇論文中，一直認(rèn)為散射光頻率的改變是由于 “混進(jìn)來(lái)了某種熒光輻射”；在計(jì)算中起先只 考慮能量守恒，后來(lái)才認(rèn)識(shí)到還要用動(dòng)量守恒。 康普頓于 1927年獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。 康 普 頓 效 應(yīng) 康普頓效應(yīng)康普頓 ,1927年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) (18921962)美國(guó)物理學(xué)家 1927 1925— 1926年，吳有訓(xùn)用銀的 X射線 (?0 =) 為入射線 , 以 15種輕重不同的元素為散射物質(zhì)， 四、吳有訓(xùn)對(duì)研究康普頓效應(yīng)的貢獻(xiàn) 1923年 ,參加了發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)的研究工作 . 對(duì)證實(shí)康普頓效應(yīng)作出了 重要貢獻(xiàn)。 在同一散射角 ( )測(cè)量 各種波長(zhǎng)的散射光強(qiáng)度，作 了大量 X 射線散射實(shí)驗(yàn)。 0120?j（ 18971977） 吳有訓(xùn) 光子的能量和動(dòng)量 2mcE ????? hchcchmcP ??????2?hE ?2chm????hE ??hP ?動(dòng)量能量是描述粒子的 , 頻率和波長(zhǎng)則是用來(lái)描述波的 《 嶄新的一頁(yè)： 粒子的波動(dòng)性 》 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能： ? 了解光的波粒二象性；了解粒子的波動(dòng)性． 過(guò)程與方法： ? 培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力。 情感態(tài)度與價(jià)值觀： 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，正確地獲取知識(shí)的方法。 【 重點(diǎn)難點(diǎn) 】 ? 重點(diǎn)： 粒子波動(dòng)性的理解 ? 難點(diǎn)： 對(duì)德布羅意波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 德布羅意波 波粒二象性 德布羅意波（物質(zhì)波） De . Broglie 1923年發(fā)表了題為“ 波和粒子 ”的論文，提出了物質(zhì)波的概念。 他認(rèn)為，“整個(gè)世紀(jì)以來(lái)（指 19世紀(jì)）在光學(xué)中比起波動(dòng)的研究方法來(lái)，如果說(shuō)是過(guò)于忽視了粒子的研究方法的話，那末在實(shí)物的理論中，是否發(fā)生了相反的錯(cuò)誤呢？是不是我們把粒子的圖象想得太多，而過(guò)分忽略了波的圖象呢” 一、德布羅意的物質(zhì)波 德布羅意 (due de Broglie, 18921960) 德布羅意原來(lái)學(xué)習(xí)歷史，后來(lái)改學(xué)理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點(diǎn)，用對(duì)比的方法分析問(wèn)題。 1923年，德布羅意試圖把粒子性和波動(dòng)性統(tǒng)一起來(lái)。 1924年，在博士論文《 關(guān)于量子理論的研究 》 中提出德布羅意波 ,同時(shí)提出用電子在晶體上作衍射實(shí)驗(yàn)的想法。 愛(ài)因斯坦覺(jué)察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽(yù)之為“揭開(kāi)一幅大幕的一角”。 法國(guó)物理學(xué)家， 1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠基人之一。 能量為 E、動(dòng)量為 p的粒子與頻率為 v、波長(zhǎng)為 ?的波相聯(lián)系，并遵從以下關(guān)系： E=mc2=hv ?hmvp ?? 這種和實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波 (物質(zhì)波或概率波 ),其波長(zhǎng) ?稱為德布羅意波長(zhǎng)。 一切實(shí)物粒子都有波動(dòng)性 后來(lái)，大量實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了：質(zhì)子、中子和原子、分子等實(shí)物微觀粒子都具有波動(dòng)性，并都滿足德布洛意關(guān)系。 一顆子彈、一個(gè)足球有沒(méi)有波動(dòng)性呢？ 質(zhì)量 m = ，速度 v = 300 m/s 的子彈的德布洛意波長(zhǎng)為 計(jì)算結(jié)果表明，子彈的波長(zhǎng)小到實(shí)驗(yàn)難以測(cè)量的程度。所以，宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性。 由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運(yùn)動(dòng)著的物體上去，得出物質(zhì)波（德布羅意波）的概念：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，該波的波長(zhǎng) λ= 。 ph /【 例 1】 試估算一個(gè)中學(xué)生在跑百米時(shí)的德布羅意波的波長(zhǎng) 。 解：估計(jì)一個(gè)中學(xué)生的質(zhì)量 m≈50kg ，百米跑時(shí)速度 v≈7m/s ，則 由計(jì)算結(jié)果看出，宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，所以很難表現(xiàn)出其波動(dòng)性。 mmph 3634 ????????? 例題 2 (1)電 子動(dòng)能 Ek=100eV； (2)子彈動(dòng)量 p= , 求德布羅意波長(zhǎng)。 解 (1)因 電 子動(dòng)能較小，速度較小，可用非相對(duì)論公式求解。 2410452 ????? .mEm υpk ???= (2)子彈 : ph??h= 1034 = 1040m 可見(jiàn)，只有微觀粒子的波動(dòng)性較顯著；而宏觀粒子 (如子彈 )的波動(dòng)性根本測(cè)不出來(lái)。 ,22122mpm υEk ?? 一個(gè)質(zhì)量為 m的實(shí)物粒子以速率 v 運(yùn)動(dòng)時(shí)，即具有以能量 E和動(dòng)量 P所描述的粒子性，同時(shí)也具有以頻率 ?和波長(zhǎng) ?所描述的波動(dòng)性 。 hE?? Ph＝?德布羅意關(guān)系 如速度 v=?102m/s飛行的子彈，質(zhì)量為 m=102Kg， 對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)為： nmmvh ?????如電子 m=?1031Kg，速度 v=?107m/s, 對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)為： nmmvh ?????太小測(cè)不到！ X射線 波段 戴維遜－革末實(shí)驗(yàn) 1927年
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