光电效应光子爱因斯坦方程讲解学习
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v c m h0v9.16 1.603 31 18.0 43 4160nm
8.6 71 0 2nm
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
11
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
二 德布罗意波的实验证明
1 G . P . 汤姆孙电子衍射实验 ( 1927年 )
电子束穿过多晶铝箔的衍射现象
D
P
K
U
M
第十五章 量子物理
12
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
2 戴维孙 - 革末电子衍射实验（1927年）
U
电子枪
I
K 检测器
50
电子束
G
散
M
射
线
电子被镍晶体衍射实验
35
54 75 U/V
当散射角 50时
电流与加速电压曲线
第十五章 量子物理
13
第五版
光的波粒二象性
粒子性
（具有能量） E
h
（具有动量）P
波动性
（具有频率）
（具有波长）
Em2c h (1)
Pm cE ch (2)
第十五章 量子物理
4
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
第十五章 量子物理
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
德布罗意（1892 — 1987）
Em2c h (1)
Pm cE ch (2)
第十五章 量子物理
7
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
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
E mc2 h
P
mv
h
/
波动性
第十五章 量子物理
例1 一束电子中，电子的动能 20e0V，
求此电子的德布罗意波长 .
解
vc, Ek12m0v2 v
2Ek m0
第十五章 量子物理
10
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
v2 2 9 .1 0 1 1 .6 0 3 0 1 1 1 0 m 9s 1 8 .4 16m 0s-1
（2）粒子性： Eh（光电效应等）
相对论能量和动量关系 E2p2c2E02
光子
E00, Epc
第十五章 量子物理
2
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
光子
E00, Epc
pEh
cc
h
描述光的 粒子性
E h p h
描述光的 波动性
第十五章 量子物理
3
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
8
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
德布罗意公式
h h
p mv
这种波称为德布罗意波或物质波
注意
(1)若 vc 则 mm0
若 v c则 m
m0
1
v2 c2
第十五章 量子物理
9
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
(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.
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
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:
2dsin cosk
d 2
22
. .
.. . 2 .
. .
. 2. ..
. .
. .
dsin k
........ d sin
k1, 50
来自百度文库
2
第十五章 量子物理
第十五章 量子物理
17
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
四 德布罗意波的统计解释
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 .
第十五章 量子物理
18
物理学
法国物理学家，原来学习历史. 1924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.
第十五章 量子物理
6
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
光的波粒二象性
粒子性
（具有能量） E
h
（具有动量）P
波动性
（具有频率）
（具有波长）
dsin kh 1
2emU
sin kh 1
d 2emU
sin 0.77 k7
当 k 1时， ar0 c .7s 7 5 i n 7 与1 实验结
果相近.
第十五章 量子物理
16
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
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.
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
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εh .
2 爱因斯坦光电效应方程
h 1mv2 W
2
逸出功与 材料有关
第十五章 量子物理
1
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
光的波粒二象性
（1）波动性：光的干涉和衍射
电子束 狭缝
电子的单缝衍射
第十五章 量子物理
20
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
3 结论(统计解释)
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 .
1926 年玻恩提出，德布罗意波为概率波.
第十五章 量子物理
21
14
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
镍晶体
d2.151 010m
d si n 1 .6 1 5 10 m 0
电子波的波长
h h 1.6 71 0 10 m
mev 2meEk
dsin kh 1
2emU
第十五章 量子物理
15
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
1 从粒子性方面解释
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.
电子束 狭缝
电子的单缝衍射
第十五章 量子物理
19
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
2 从波动性方面解释 电子密集处，波的强度大；电子稀疏 处，波的强度小.
8.6 71 0 2nm
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
11
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
二 德布罗意波的实验证明
1 G . P . 汤姆孙电子衍射实验 ( 1927年 )
电子束穿过多晶铝箔的衍射现象
D
P
K
U
M
第十五章 量子物理
12
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
2 戴维孙 - 革末电子衍射实验（1927年）
U
电子枪
I
K 检测器
50
电子束
G
散
M
射
线
电子被镍晶体衍射实验
35
54 75 U/V
当散射角 50时
电流与加速电压曲线
第十五章 量子物理
13
第五版
光的波粒二象性
粒子性
（具有能量） E
h
（具有动量）P
波动性
（具有频率）
（具有波长）
Em2c h (1)
Pm cE ch (2)
第十五章 量子物理
4
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
第十五章 量子物理
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
德布罗意（1892 — 1987）
Em2c h (1)
Pm cE ch (2)
第十五章 量子物理
7
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
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
E mc2 h
P
mv
h
/
波动性
第十五章 量子物理
例1 一束电子中，电子的动能 20e0V，
求此电子的德布罗意波长 .
解
vc, Ek12m0v2 v
2Ek m0
第十五章 量子物理
10
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
v2 2 9 .1 0 1 1 .6 0 3 0 1 1 1 0 m 9s 1 8 .4 16m 0s-1
（2）粒子性： Eh（光电效应等）
相对论能量和动量关系 E2p2c2E02
光子
E00, Epc
第十五章 量子物理
2
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
光子
E00, Epc
pEh
cc
h
描述光的 粒子性
E h p h
描述光的 波动性
第十五章 量子物理
3
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
8
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
德布罗意公式
h h
p mv
这种波称为德布罗意波或物质波
注意
(1)若 vc 则 mm0
若 v c则 m
m0
1
v2 c2
第十五章 量子物理
9
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
(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.
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
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:
2dsin cosk
d 2
22
. .
.. . 2 .
. .
. 2. ..
. .
. .
dsin k
........ d sin
k1, 50
来自百度文库
2
第十五章 量子物理
第十五章 量子物理
17
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
四 德布罗意波的统计解释
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 .
第十五章 量子物理
18
物理学
法国物理学家，原来学习历史. 1924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.
第十五章 量子物理
6
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
光的波粒二象性
粒子性
（具有能量） E
h
（具有动量）P
波动性
（具有频率）
（具有波长）
dsin kh 1
2emU
sin kh 1
d 2emU
sin 0.77 k7
当 k 1时， ar0 c .7s 7 5 i n 7 与1 实验结
果相近.
第十五章 量子物理
16
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
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.
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
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εh .
2 爱因斯坦光电效应方程
h 1mv2 W
2
逸出功与 材料有关
第十五章 量子物理
1
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
光的波粒二象性
（1）波动性：光的干涉和衍射
电子束 狭缝
电子的单缝衍射
第十五章 量子物理
20
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
3 结论(统计解释)
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 .
1926 年玻恩提出，德布罗意波为概率波.
第十五章 量子物理
21
14
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
镍晶体
d2.151 010m
d si n 1 .6 1 5 10 m 0
电子波的波长
h h 1.6 71 0 10 m
mev 2meEk
dsin kh 1
2emU
第十五章 量子物理
15
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
1 从粒子性方面解释
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.
电子束 狭缝
电子的单缝衍射
第十五章 量子物理
19
物理学
15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性
第五版
2 从波动性方面解释 电子密集处，波的强度大；电子稀疏 处，波的强度小.