2022-2023学年高二物理竞赛课件：德布罗意波 实物粒子的波粒二象性

德布罗意波 实物粒子的波粒二象性 德布罗意波 实物粒子的波粒二象性 一、德布罗意波 德布罗意提出了物质波的假设： 一切实物粒子(如电子、质子、中子)都与光子一样,具有波粒二象性。 运动的实物粒子的能量E、动量p与它相关联的波的频率 和波长 之间满足如下关系： 德布罗意公式(或假设) 与实物粒子相联系的波称为德布罗意波(或物质波) 电子的德布罗意波长为 例如：电子经加速电势差 U加速后 例：一质量m0=0.05Kg的子弹，v=300m/s，求 其物质波的波长。 解： 即4.410-25Å 二、德布罗意波的实验证明(电子衍射实验) 1927年戴维孙和革末用加速后的电子投射到晶体上进行电子衍射实验。 G K 狭缝 电 流 计 镍 集 电 器 U 电子束 单 晶 衍射最大值： 电子的波长： 5 10 20 15 25 0 I 一切微观粒子都具有波粒二象性。 实验表明电流极大值正好满足此式 电流出现峰值 戴维孙—革末实验中 1927 年汤姆逊（G·P·Thomson）以600伏慢电子 （=0.5Å）射向铝箔，也得到了像X射线衍射一 样的衍射，再次发现了电子的波动性。 1937年戴维逊与GP汤姆逊共获当年诺贝尔奖 （G·P·Thomson为电子发现人J·J·Thmson的儿子） 尔后又发现了质子、中子的衍射 L.V.德布罗意 电子波动性的理论研究 1929诺贝尔物理学奖 C.J.戴维孙 通过实验发现晶体对电子的衍射作用 1937诺贝尔物理学奖 三、德布罗意波的统计解释 1926年，德国物理学家玻恩 (Born , 1882--1972) 提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。 M.玻恩 对量子力学的基础研究，特别是量子力学中波函数的统计解释 电子束 x 缝 屏 幕 X方向电子的位置不确定量为： 电子大部分都到达中央明纹处. 研究正负一级暗纹间的电子。这部分电子在单缝处的动量在X轴上的分量值为： 为一级暗纹的衍射角 $