【全国百强校】山东省枣庄市第三中学高中物理选修3-5课件：17.3 粒子的波动性(共20张PPT)
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大量电子一次性的行为
•电 子 显 微 镜
电子显微镜下的灰尘
爱因斯坦
光的波粒 二象性
1864
1909
T/年
1905
粒
爱因斯坦
子 性
光子说
二、光的波粒二象性
粒子性
（具有能量）
p （具有动量）
h
波动性
（具有频率）
（具有波长）
mc 2 h
p mc h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
三、粒子的波粒二象性
光既具有粒子性，又具有波动性。
mυ p
(2)子弹: h = 1.0×10-40m
可见，只p有微观粒子的波动性较显著；而宏观
粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。
四、物质波的实验验证
由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委 员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄 妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证 这一新的观念？
麦克斯韦
波
波动说
电磁说
动
性
1690 1672
牛顿 微粒说
光的性质
波动性
粒子性
1864 1905
T/年
实验事实
爱因斯坦 光子说
粒 子 性
描述的物理量
光的干涉 光的衍射
ν 、λ
光电效应
康普顿效应
h
p h
托马斯·杨 菲涅耳 双缝干涉 衍射实验
赫兹 电磁波实验
实验
惠更斯
麦克斯韦
波
波动说
电磁说
波动性
h
例1：求静止电子经 15000V 电压加速后的德 波波长。
解：静止电子经电压U加速后的动能 1 mv 2 eU 由 P mv 代入 P 2meU 2
h h
P 2meU
6.63 10 34
2 9.1 10 31 1.6 10 19 15000
如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？
0.1nm
X 射线照在晶体上可以
产生衍射，电子打在晶体上也 能观察电子衍射。
1、电子衍射实验1
1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末作电子衍射实验，验 证电子具有波动性。
电子枪
U K
D
电子束
探测器
B
G
戴维逊和革末的实验是
用电子束垂直投射到镍单
晶，电子束被散射。其强
1 10 11 m
11
例2 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 速度v≈7m/s ，则
h 6.63 10 34 m 1.9 10 36 m
p 50 7
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。
度分布可用德布罗意关系
和衍射理论给以解释，从 而验证了物质波的存在。
镍单 晶
I 实验结果：
U
电流出现了周期性变化 Ni单晶 a d
a=0.215nm d=0.0908nm
1、电子衍射实验2
电子束在穿过细晶体粉末 或薄金属片后，也象X射线 一样产生衍射现象。
阴极 栅极
wk.baidu.com
多晶 薄膜
K
G
Cs
1927年 G.P.汤姆逊 （J.J.汤姆逊之子） 也独立
例 kg3.m(.1s-)1电, 求子德动布能罗E意k=1波00长e。V；(2)子弹动量p=6.63×106
解： (1)因电子动能较小，速度较小，可用非相对论公
式求解。
Ek
1 2
mυ2
p2 2m
,
5.93106
p mυ 2mEk 5.4 1024 h h =1.23Å h= 6.63×10-34
德布罗意公式
P mv
德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假 设）获得了诺贝尔奖。
一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有
以能量ε 和动量p所描述的粒子性，同时也具有以频率 ν和波长λ 所描述的波动性。
粒子性
二者通过 E
h来联系
P
h
德布罗意 波（物质 波）的波 长
h h P mv
17.3 粒子的波动性
1
一、光的本性
• 有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格 教授：光是波还是粒子？
• 布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一 个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理 学家休息。”
• 如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？ • 那么光的本性到底是什么？
光学发展史
惠更斯
惠更斯 波动说
波 麦克斯韦 动 电磁说 性
爱因斯坦
光的波粒 二象性
1690 1672
牛顿 微粒说
1864
1909
T/年
1905
1924
粒 子 性
爱因斯坦 德布罗意 光子说 粒子的波
粒二象性
实物粒子既具有粒子性，也具有波动性。
1.物质波的引入
1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设 想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。
一切实物粒子都有具有波粒二象性。
实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。
实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出 粒子的特性，又表现出波动的特性。 实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波 长称为德布罗意波长。
2.德布罗意关系式
德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应 用到实物粒子，
动量为 P 的粒子波长： h h
U
高压
屏P
完成了电子衍射实验。与
C.J.戴维森共获 1937 年诺
贝尔物理学奖。
此后，人们相继证实了原子、 分子、中子等都具有波动性。
电子衍射图样
2、电子双缝实验
1961年琼森（Claus Jönsson）将一束电子加速到50Kev， 让其通过一缝宽为a=0.510-6m，间隔为d=2.010-6m的双缝,当 电子撞击荧光屏时,发现了类似于双缝衍射实验结果.
动
性
1690 1672
1801 1814
1864 1888190519161922
T/年
牛顿 微粒说
赫兹 发现光电效应
爱因斯坦 光子说
粒 康普顿效应 子
性
牛顿微粒说 占主导地位
波动说 渐成真理
密立根 光电效应实验
光既具有粒子性，又具有波动性。
惠更斯 波动说
1690 1672
牛顿 微粒说
波 麦克斯韦 动 电磁说 性
•电 子 显 微 镜
电子显微镜下的灰尘
爱因斯坦
光的波粒 二象性
1864
1909
T/年
1905
粒
爱因斯坦
子 性
光子说
二、光的波粒二象性
粒子性
（具有能量）
p （具有动量）
h
波动性
（具有频率）
（具有波长）
mc 2 h
p mc h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
三、粒子的波粒二象性
光既具有粒子性，又具有波动性。
mυ p
(2)子弹: h = 1.0×10-40m
可见，只p有微观粒子的波动性较显著；而宏观
粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。
四、物质波的实验验证
由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委 员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄 妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证 这一新的观念？
麦克斯韦
波
波动说
电磁说
动
性
1690 1672
牛顿 微粒说
光的性质
波动性
粒子性
1864 1905
T/年
实验事实
爱因斯坦 光子说
粒 子 性
描述的物理量
光的干涉 光的衍射
ν 、λ
光电效应
康普顿效应
h
p h
托马斯·杨 菲涅耳 双缝干涉 衍射实验
赫兹 电磁波实验
实验
惠更斯
麦克斯韦
波
波动说
电磁说
波动性
h
例1：求静止电子经 15000V 电压加速后的德 波波长。
解：静止电子经电压U加速后的动能 1 mv 2 eU 由 P mv 代入 P 2meU 2
h h
P 2meU
6.63 10 34
2 9.1 10 31 1.6 10 19 15000
如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？
0.1nm
X 射线照在晶体上可以
产生衍射，电子打在晶体上也 能观察电子衍射。
1、电子衍射实验1
1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末作电子衍射实验，验 证电子具有波动性。
电子枪
U K
D
电子束
探测器
B
G
戴维逊和革末的实验是
用电子束垂直投射到镍单
晶，电子束被散射。其强
1 10 11 m
11
例2 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 速度v≈7m/s ，则
h 6.63 10 34 m 1.9 10 36 m
p 50 7
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。
度分布可用德布罗意关系
和衍射理论给以解释，从 而验证了物质波的存在。
镍单 晶
I 实验结果：
U
电流出现了周期性变化 Ni单晶 a d
a=0.215nm d=0.0908nm
1、电子衍射实验2
电子束在穿过细晶体粉末 或薄金属片后，也象X射线 一样产生衍射现象。
阴极 栅极
wk.baidu.com
多晶 薄膜
K
G
Cs
1927年 G.P.汤姆逊 （J.J.汤姆逊之子） 也独立
例 kg3.m(.1s-)1电, 求子德动布能罗E意k=1波00长e。V；(2)子弹动量p=6.63×106
解： (1)因电子动能较小，速度较小，可用非相对论公
式求解。
Ek
1 2
mυ2
p2 2m
,
5.93106
p mυ 2mEk 5.4 1024 h h =1.23Å h= 6.63×10-34
德布罗意公式
P mv
德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假 设）获得了诺贝尔奖。
一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有
以能量ε 和动量p所描述的粒子性，同时也具有以频率 ν和波长λ 所描述的波动性。
粒子性
二者通过 E
h来联系
P
h
德布罗意 波（物质 波）的波 长
h h P mv
17.3 粒子的波动性
1
一、光的本性
• 有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格 教授：光是波还是粒子？
• 布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一 个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理 学家休息。”
• 如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？ • 那么光的本性到底是什么？
光学发展史
惠更斯
惠更斯 波动说
波 麦克斯韦 动 电磁说 性
爱因斯坦
光的波粒 二象性
1690 1672
牛顿 微粒说
1864
1909
T/年
1905
1924
粒 子 性
爱因斯坦 德布罗意 光子说 粒子的波
粒二象性
实物粒子既具有粒子性，也具有波动性。
1.物质波的引入
1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设 想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。
一切实物粒子都有具有波粒二象性。
实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。
实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出 粒子的特性，又表现出波动的特性。 实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波 长称为德布罗意波长。
2.德布罗意关系式
德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应 用到实物粒子，
动量为 P 的粒子波长： h h
U
高压
屏P
完成了电子衍射实验。与
C.J.戴维森共获 1937 年诺
贝尔物理学奖。
此后，人们相继证实了原子、 分子、中子等都具有波动性。
电子衍射图样
2、电子双缝实验
1961年琼森（Claus Jönsson）将一束电子加速到50Kev， 让其通过一缝宽为a=0.510-6m，间隔为d=2.010-6m的双缝,当 电子撞击荧光屏时,发现了类似于双缝衍射实验结果.
动
性
1690 1672
1801 1814
1864 1888190519161922
T/年
牛顿 微粒说
赫兹 发现光电效应
爱因斯坦 光子说
粒 康普顿效应 子
性
牛顿微粒说 占主导地位
波动说 渐成真理
密立根 光电效应实验
光既具有粒子性，又具有波动性。
惠更斯 波动说
1690 1672
牛顿 微粒说
波 麦克斯韦 动 电磁说 性