5.3 实物粒子的波粒二象性 课件-福建省莆田第二中学2020-2021学年高二物理鲁科版选修3-5

第3节 实物粒子的波粒二象性 德布罗意 法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。 德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。 1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。 德布罗意波 De . Broglie 1923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，那末在实物的理论中，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” 能量为E、动量为p的粒子与频率为v、波长为的波相联系，并遵从以下关系： 这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波),其波长称为德布罗意波长。 德布罗意波 一切实物粒子都有波动性 　　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，并都满足德布洛意关系。 　一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？ 　　： 质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为　　　　　　 计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。 由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ= 。 【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。 解：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑时速v≈7m/s ，则 由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。 一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率n和波长l所描述的波动性。 德布罗意关系 如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为： 如电子m=9.110-31Kg，速度v=5.0