人教版高中物理选修课件：粒子的波动性
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
二、粒子的波动性 人教版高中物理选修课件：粒子的波动性
法国物理学家，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。
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。
光的波粒 推 二象性 广
实物粒子
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
3、电子双缝实验 1961年琼森将一束电子加速到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。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
17.3粒子的波动性
→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。”
那Baidu Nhomakorabea光的本性到底是什么？
光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。 在不同条件下表现出不同特性。本节将针对光的这两 个特性进一步的展开分析。
h 6.63 10 34 m 1.9 10 36 m 太小测不到！
p 50 7
普朗克常数值极小，宏观物体的波长太短,到现在为 止，我们无法观察到宏观物体的波动性。宏观物体的波 动性不必考虑，只考虑其粒子性。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
粒子性
波动性
（具有能量E）
（具有频率f）
p （具有动量）
h
（具有波长）
h
p h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
干涉
频率低、波长长， 波动性较明显
光电 效应
光具有波粒二象性
频率高、波长短， 粒子性较明显
光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的 表现，光子的行为服从统计规律。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
一切实物粒子都有波动性 除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及 原子、分子的波动性。对于这些粒子，德布罗意给出 的v＝E/h和入=h/p关系同样正确。1929年，德布罗意获 得了诺贝尔物理学奖，成为以学位论文获此殊荣的人。
既然一切运动的物体都具有波动性，那么 宏观物体为什么仅表现出粒子性，而没有表 现出波动性呢？
电子、质子、原子、小石子、、
实物粒子也具有波动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
即每一个运动的粒子都与一个对应的波相
联系,如一个质量为 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 v 和波长λ所描述的波动性。
光学发展史
早在我国先秦时代（公元前400－382年），《墨经》 中就详细论述了光的直线传播、光的反射以及平面镜、 凹面镜和凸面镜的成像规律。而在之后约一百年，古希 腊的欧几里德也专门著书《光学》，对人眼为何能看到 物体、光的反射性质、球面镜焦点等问题进行了探讨。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
2、电子衍射实验
考虑到电了的德布罗意波长与伦琴射线的波长具有 相近的数量级，1927年載维孙、汤姆孙分別利用晶体 做了电子束行射的实验，得到了类似图衍射图样，从 而证实了电子的波动性。
阴极 栅极
K
G
多晶 薄膜
Cs
U
高压
屏P
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
如：质量为m =0.01Kg，速度υ = 3.0102m/s飞行的子弹， 对应的德布罗意波长为：
h 1.31025 nm 太小测不到！ m
如：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑 时速度v≈7m/s ，对应德布罗意波的波长。
在20世纪20年代，那些关心物质波实验验证的物理 学家们，说起来实在太幸运了。因为他们在技术上的这 一难题已经解说决，那是在对伦琴射线的研究中解决的。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
1、伦琴射线衍射实验
射线
0.1nm
在伦号射线发现后的十多年间，这种射线到底是不 是波长很的电磁波，尚无定论。1912年，德国物理学家 劳厄提议，利用晶中体排列规则的物质微粒作为衍射光 栅，来检验伦琴射线的波动性。实验获得了成功，证实 伦琴射线就是波长为十分之几纳米的电磁波。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
三、物质波的实验验证 人教版高中物理选修课件：粒子的波动性
光 实验
结论
干涉和衍射现象
波动性
干涉
衍射
验证方法： 找到电子、质子等实物
粒子干涉和衍射的图样
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
没有实验装置
我们还知道，光虽然具有波动性，但并不是任何情 况下都能发生明显的干涉和行射。用来显示波动性的狭 缝或障碍物的线度要足够小才行。于是，一个关系到物 质世界真实图景的理论间题、就与一个实践上的技术问 题联系起来了。人们能够制作或找到这样的装置吗?
hv p h
v E h
h
p 为 德布罗意波长
与实物粒子相联系的波称为物质波。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
和普朗克的能量量子化，爱因斯坦的 光电效应方程一样。刚开始自己都不信， 等到别人实验来证明。
德布罗意关于实物粒子具有波动性的假说，就 像光具有粒子性一样，从以往物理学的观点来看是 无法理解的。光的粒子性被光电效应和康普顿效应 所证实，已经无可怀疑了。可是，似乎纯粹以类比 方法提出的德布罗意波，实在超越了人们的想像力， 以至于德布罗意本人也说，他的这些思想，很可能 被看做“没有科学特征的狂想曲。
牛顿(Newton)
光是一种粒子! 光是一种电 磁波!
光是一种波!
麦克斯韦（Maxwell ）
托马斯 ·杨
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
光是波又是 粒子!
爱因斯坦（Einstein）
一、光的波粒二象性 人教版高中物理选修课件：粒子的波动性
大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光 具有波粒二象性。
二、粒子的波动性 人教版高中物理选修课件：粒子的波动性
法国物理学家，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。
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。
光的波粒 推 二象性 广
实物粒子
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
3、电子双缝实验 1961年琼森将一束电子加速到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。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
17.3粒子的波动性
→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。”
那Baidu Nhomakorabea光的本性到底是什么？
光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。 在不同条件下表现出不同特性。本节将针对光的这两 个特性进一步的展开分析。
h 6.63 10 34 m 1.9 10 36 m 太小测不到！
p 50 7
普朗克常数值极小，宏观物体的波长太短,到现在为 止，我们无法观察到宏观物体的波动性。宏观物体的波 动性不必考虑，只考虑其粒子性。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
粒子性
波动性
（具有能量E）
（具有频率f）
p （具有动量）
h
（具有波长）
h
p h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
干涉
频率低、波长长， 波动性较明显
光电 效应
光具有波粒二象性
频率高、波长短， 粒子性较明显
光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的 表现，光子的行为服从统计规律。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
一切实物粒子都有波动性 除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及 原子、分子的波动性。对于这些粒子，德布罗意给出 的v＝E/h和入=h/p关系同样正确。1929年，德布罗意获 得了诺贝尔物理学奖，成为以学位论文获此殊荣的人。
既然一切运动的物体都具有波动性，那么 宏观物体为什么仅表现出粒子性，而没有表 现出波动性呢？
电子、质子、原子、小石子、、
实物粒子也具有波动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
即每一个运动的粒子都与一个对应的波相
联系,如一个质量为 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 v 和波长λ所描述的波动性。
光学发展史
早在我国先秦时代（公元前400－382年），《墨经》 中就详细论述了光的直线传播、光的反射以及平面镜、 凹面镜和凸面镜的成像规律。而在之后约一百年，古希 腊的欧几里德也专门著书《光学》，对人眼为何能看到 物体、光的反射性质、球面镜焦点等问题进行了探讨。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
2、电子衍射实验
考虑到电了的德布罗意波长与伦琴射线的波长具有 相近的数量级，1927年載维孙、汤姆孙分別利用晶体 做了电子束行射的实验，得到了类似图衍射图样，从 而证实了电子的波动性。
阴极 栅极
K
G
多晶 薄膜
Cs
U
高压
屏P
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
如：质量为m =0.01Kg，速度υ = 3.0102m/s飞行的子弹， 对应的德布罗意波长为：
h 1.31025 nm 太小测不到！ m
如：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑 时速度v≈7m/s ，对应德布罗意波的波长。
在20世纪20年代，那些关心物质波实验验证的物理 学家们，说起来实在太幸运了。因为他们在技术上的这 一难题已经解说决，那是在对伦琴射线的研究中解决的。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
1、伦琴射线衍射实验
射线
0.1nm
在伦号射线发现后的十多年间，这种射线到底是不 是波长很的电磁波，尚无定论。1912年，德国物理学家 劳厄提议，利用晶中体排列规则的物质微粒作为衍射光 栅，来检验伦琴射线的波动性。实验获得了成功，证实 伦琴射线就是波长为十分之几纳米的电磁波。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
三、物质波的实验验证 人教版高中物理选修课件：粒子的波动性
光 实验
结论
干涉和衍射现象
波动性
干涉
衍射
验证方法： 找到电子、质子等实物
粒子干涉和衍射的图样
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
没有实验装置
我们还知道，光虽然具有波动性，但并不是任何情 况下都能发生明显的干涉和行射。用来显示波动性的狭 缝或障碍物的线度要足够小才行。于是，一个关系到物 质世界真实图景的理论间题、就与一个实践上的技术问 题联系起来了。人们能够制作或找到这样的装置吗?
hv p h
v E h
h
p 为 德布罗意波长
与实物粒子相联系的波称为物质波。
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
和普朗克的能量量子化，爱因斯坦的 光电效应方程一样。刚开始自己都不信， 等到别人实验来证明。
德布罗意关于实物粒子具有波动性的假说，就 像光具有粒子性一样，从以往物理学的观点来看是 无法理解的。光的粒子性被光电效应和康普顿效应 所证实，已经无可怀疑了。可是，似乎纯粹以类比 方法提出的德布罗意波，实在超越了人们的想像力， 以至于德布罗意本人也说，他的这些思想，很可能 被看做“没有科学特征的狂想曲。
牛顿(Newton)
光是一种粒子! 光是一种电 磁波!
光是一种波!
麦克斯韦（Maxwell ）
托马斯 ·杨
人教版高中物理选修课件：粒子的波 动性
光是波又是 粒子!
爱因斯坦（Einstein）
一、光的波粒二象性 人教版高中物理选修课件：粒子的波动性
大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光 具有波粒二象性。