第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 1 光电效应 光子 爱因斯坦方程 1 “ 光量子 ” 假设 光可看成是由光子组成的粒子流,单个光 子的能量为. 2 爱因斯坦光电效应方程 逸出功与 材料有关
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 2 光的波粒二象性 相对论能量和动量关系 ( 2 )粒子性: (光电效应等) ( 1 )波动性:光的干涉和衍射 光子
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 3 描述光的 粒子性 描述光的 波动性 光子
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 4 光的波粒二象性 粒子性 波动性 (具有能量) (具有频率) (具有动量) (具有波长) h
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 5 一 德布罗意假设 ( 1924 年 ) “ 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 图像想得太多,而过分地忽略了波的图像 呢? ”
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 6 法国物理学家,原来学习历史 年在他的博士论文《关于 量子理论的研究》中提出把粒 子性和波动 性统一起来. 为量子力学 的建立提供 了物理基础. 德布罗意( 1892 — 1987 )
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 7 光的波粒二象性 粒子性 波动性 (具有能量) (具有频率) (具有动量) (具有波长) h
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 8 思想方法 德布罗意把对光的波粒二 象性的描述,应用到实物粒子上,采用类 比的方法提出物质波的假设. 德布罗意假设:实物粒子具有波粒二象性。 粒子性 波动性
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 9 德布罗意公式 这种波称为德布罗意波或物质波 注 意注 意 ( 1 ) 若 则 若 则
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 10 ( 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. 例 1 一束电子中,电子的动能 , 求此电子的德布罗意波长. 解
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 11 此波长的数量级与 X 射线波长的数量级相当.
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 12 电子束穿过多晶铝箔的衍射现象 K 1 G. P. 汤姆孙电子衍射实验 ( 1927 年 ) 二 德布罗意波的实验证明
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 13 2 戴维孙 - 革末电子衍射实验( 1927 年) 当散射角 时 电流与加速电压曲线 检测器 电子束 散射线散射线 电子被镍晶体衍射实验 M K 电子枪
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 14 电子束在单晶晶体上反射的实验结果符合 X 射线衍射中的布拉格公式. 相邻晶面电子束反射射线干涉加强条件 :....
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 15 镍晶体 电子波的波长
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 16 当 时, 与实验结 果相近.
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 17 三 应用举例 1932 年鲁斯卡成功研制了电子显微镜 ; 1981 年宾尼希和罗雷尔制成了扫描隧穿 显微镜.
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 18 经典粒子 不被分割的整体,有确定位 置和运动轨道. 经典的波 物理量的空间分布作周期性 的变化,波具有相干叠加性. 波粒二象性 要求将波和粒子两种对立 的属性统一到同一物体上. 四 德布罗意波的统计解释
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 19 单个粒子在何处出现具有偶然性 ; 大量 粒子在某处出现的多少具有规律性. 粒子在 各处出现的概率不同. 1 从粒子性方面解释 电子束 狭缝 电子的单缝衍射
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 20 电子密集处,波的强度大;电子稀疏 处,波的强度小. 2 从波动性方面解释 电子束 狭缝 电子的单缝衍射
第十五章 量子物理 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 物理学 第五版 21 在某处德布罗意波的强度与粒子在该处 附近出现的概率成正比. 3 结论 ( 统计解释 ) 1926 年玻恩提出,德布罗意波为概率波.