高三物理粒子的波動(dòng)性(20xx年10月)-資料下載頁
2025-07-25 15:35本頁面
【正文】 、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（指 19世紀(jì)）在光學(xué)中比起波動(dòng)的研究方法來，如果說是過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) 德布羅意原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點(diǎn)，用對比的方法分析問題。 1923年，德布羅意試圖把粒子性和波動(dòng)性統(tǒng)一起來。 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。 愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽(yù)之為“揭開一幅大幕的一角”。 法國物理學(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 ?稱為德布羅意波長。 一切實(shí)物粒子都有波動(dòng)性 后來，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為 計(jì)算結(jié)果表明，子彈的波長小到實(shí)驗(yàn)難以測量的程度。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應(yīng)，該波的波長 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 。 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。 解 (1)因 電 子動(dòng)能較小，速度較小，可用非相對論公式求解。 2410452 ????? .mEm υpk ???= (2)子彈 : ph??h= 1034 = 1040m 可見，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)性根本測不出來。 ,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 n和波長 ?所描述的波動(dòng)性 。 hE?n 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， 對應(yīng)的德布羅意波長為： nmmvh ?????如電子 m=?1031Kg，速度 v=?107m/s, 對應(yīng)的德布羅意波長為： nmmvh ?????太小測不到！ X射線 波段 戴維遜－革末實(shí)驗(yàn) 1927年， Davisson和 Germer 進(jìn)行了電子衍射實(shí)驗(yàn)。 （該實(shí)驗(yàn)榮獲 1937年 Nobel 物理學(xué)獎(jiǎng)） 戴維遜 革末實(shí)驗(yàn) 電子衍射實(shí)驗(yàn) 電子束垂直入射到鎳單晶的水平面上，在 散射方向上探測到一個(gè)強(qiáng)度極大。 （可用晶體對 X射線的衍射方法來分析） ??? 50? ?電子波動(dòng)性的理論研究 1929諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) ? ? 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)晶體對電子的衍射作用 1937諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) X射線經(jīng)晶體的衍射圖 電子射線經(jīng)晶體的衍射圖 類似的實(shí)驗(yàn)： 1927年，湯姆遜電子衍射實(shí)驗(yàn) 1960年， 后來的實(shí)驗(yàn)證明原子、分子、中子等微觀粒子也具有波動(dòng)性。 德布羅意公式成為揭示微觀粒子波－粒二象性的統(tǒng)一性的基本公式， 1929年， De Broglie因發(fā)現(xiàn) 電子波 而榮獲 Nobel 物理學(xué)獎(jiǎng)。 電子顯微鏡
黨政相關(guān)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1