粒子的波动性 (2)ppt课件
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17.3崭新的一页: 粒子的波动性
德布罗意 (de Broglie,
1
1892-1987)
波的类型
机械波：需要依靠介质传播。
电磁波：可以在真空中传播。
➢ 波的特性：干涉、衍射
2
干涉：两列或两列以上的相干波在空间中
重叠时发生叠加形成新波形的现象。
3
衍射：波在传播过程中遇到障碍物时
偏离原来直线传播的物理现象。
λ=1.4×10-10m=0.14nm
2.如速度v=500m/s飞行的子弹，质量为m=10-2kg，对
应的德布罗意波长为多少？
h 1.3 1025 nm 实在太小！
mv
11
❖ 发现衍射现象的前提：孔、缝、障碍物
的尺寸与波长差不多或者比波长更小。
❖ 而普通物体的物质波长太小，所以几乎 观察不到波动性。
通过上述实验可知：
虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但在屏上各处
明暗不同可以推知，光子落在各点的概率是不一样的，
即光子落在明纹处的概率大，落在暗处的概率小。
光是一种概率波。
15
一个一个电子依次入射双缝的干涉实验：
7个电子
100个电子
体现了粒子性
3000
20000
70000
体现了波动性
大量粒子表现波动性 少量粒子表现粒子性 16
4
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。”
❖ 那么光的本性到底是什么？
5
光学发展史
托马斯·杨
双缝干涉
菲涅耳 衍射实验
赫兹 电磁波实验
实验
惠更斯 波动说
麦克斯韦 电磁说
光的波粒 二象性
1864
1909
T/年
1905
粒 子
爱因斯坦
性
光子说
7
一.光的波粒二象性
粒子性
波动性
（具有能量）
h
（具有动量）
（具有频率） （具有波长）
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁 8
二.粒子的波粒二象性
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，用类比方法分析问题。
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。
现象：
1.单个粒子的位置是不确定的，但在某 点附近出现的概率的大小可以由波动规 律确定。
2.大量粒子，概率的分布导致确定的宏 观结果。粒子数越多，规则的条纹越来 越明显。
物质波也是概率波
17
五、小结
1.光和实物粒子都具有波粒二象性
2.
波动性 粒子性
干涉 衍射 偏振 光电效应 康普顿效应
3.德布罗意波（物质波）：运动的实物粒
1924年，他考虑到普朗克量子 爱因斯坦光子理论的成功在博士论 文《关于量子理论的研究》中大胆 地把光的波粒二象性推广实物粒子， 如电子，质子等。于是他提出实物 粒子也具有波动性。这种与实物粒 子相联系的波称为德布罗意波.
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”。
9
二.粒子的波粒二象性
实物粒子也具有波粒二象性。每一个运动 的粒子都与一个对应的波联系。
这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。
德布罗意波 （物质波）
h h
的波长
p mv
10
例题
1.一个电子被75V的电压加速后,（电子质量为
9.11×10-31kg）
a.加速后的速度为多大？ v=5.13x106m/s
b.求其具有的德布罗意波长。
波 动 性
1690 1672
牛顿 微粒说
1801 1814
1864 18818905 1922
T/年
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
波动说
占主导地位
渐成真理
6
光学发展史
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
爱因斯坦
动 电磁说 性
波长越长，波动性越明显。
波长越短，粒子性越明显。
12
三.物质波的实验验证
1912年劳厄证明了伦琴 射线晶体离子的间距大概 是10-10m
电子衍射实验 1927年 G.P.汤姆孙 （J.J.汤姆孙之子）与 C.J.戴维森分别利用了伦 琴射线晶体完成了电子衍 射实验。
此后，人们相继证实了 原子、分子、中子等都具 有波动性。
子都有与之对应的波。
4.德布wk.baidu.com意波长：
h p
h mv
5.光波和德布罗意波都是概率波
6.大量粒子：更多的表现波动性
少量粒子：更多的表现粒子性 18
阴极 栅极 多晶
K
G
薄膜
Cs
U
高压
屏P
电子衍射图样 13
四、德布罗意波的统计解释
经典的波：具有时空周期性的、确定的 德布罗意波：概率波
1926年德国物理学家波恩提出了概率波， 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。
14
光的强弱对应光子的数目
德布罗意 (de Broglie,
1
1892-1987)
波的类型
机械波：需要依靠介质传播。
电磁波：可以在真空中传播。
➢ 波的特性：干涉、衍射
2
干涉：两列或两列以上的相干波在空间中
重叠时发生叠加形成新波形的现象。
3
衍射：波在传播过程中遇到障碍物时
偏离原来直线传播的物理现象。
λ=1.4×10-10m=0.14nm
2.如速度v=500m/s飞行的子弹，质量为m=10-2kg，对
应的德布罗意波长为多少？
h 1.3 1025 nm 实在太小！
mv
11
❖ 发现衍射现象的前提：孔、缝、障碍物
的尺寸与波长差不多或者比波长更小。
❖ 而普通物体的物质波长太小，所以几乎 观察不到波动性。
通过上述实验可知：
虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但在屏上各处
明暗不同可以推知，光子落在各点的概率是不一样的，
即光子落在明纹处的概率大，落在暗处的概率小。
光是一种概率波。
15
一个一个电子依次入射双缝的干涉实验：
7个电子
100个电子
体现了粒子性
3000
20000
70000
体现了波动性
大量粒子表现波动性 少量粒子表现粒子性 16
4
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。”
❖ 那么光的本性到底是什么？
5
光学发展史
托马斯·杨
双缝干涉
菲涅耳 衍射实验
赫兹 电磁波实验
实验
惠更斯 波动说
麦克斯韦 电磁说
光的波粒 二象性
1864
1909
T/年
1905
粒 子
爱因斯坦
性
光子说
7
一.光的波粒二象性
粒子性
波动性
（具有能量）
h
（具有动量）
（具有频率） （具有波长）
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁 8
二.粒子的波粒二象性
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，用类比方法分析问题。
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。
现象：
1.单个粒子的位置是不确定的，但在某 点附近出现的概率的大小可以由波动规 律确定。
2.大量粒子，概率的分布导致确定的宏 观结果。粒子数越多，规则的条纹越来 越明显。
物质波也是概率波
17
五、小结
1.光和实物粒子都具有波粒二象性
2.
波动性 粒子性
干涉 衍射 偏振 光电效应 康普顿效应
3.德布罗意波（物质波）：运动的实物粒
1924年，他考虑到普朗克量子 爱因斯坦光子理论的成功在博士论 文《关于量子理论的研究》中大胆 地把光的波粒二象性推广实物粒子， 如电子，质子等。于是他提出实物 粒子也具有波动性。这种与实物粒 子相联系的波称为德布罗意波.
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”。
9
二.粒子的波粒二象性
实物粒子也具有波粒二象性。每一个运动 的粒子都与一个对应的波联系。
这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。
德布罗意波 （物质波）
h h
的波长
p mv
10
例题
1.一个电子被75V的电压加速后,（电子质量为
9.11×10-31kg）
a.加速后的速度为多大？ v=5.13x106m/s
b.求其具有的德布罗意波长。
波 动 性
1690 1672
牛顿 微粒说
1801 1814
1864 18818905 1922
T/年
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
波动说
占主导地位
渐成真理
6
光学发展史
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
爱因斯坦
动 电磁说 性
波长越长，波动性越明显。
波长越短，粒子性越明显。
12
三.物质波的实验验证
1912年劳厄证明了伦琴 射线晶体离子的间距大概 是10-10m
电子衍射实验 1927年 G.P.汤姆孙 （J.J.汤姆孙之子）与 C.J.戴维森分别利用了伦 琴射线晶体完成了电子衍 射实验。
此后，人们相继证实了 原子、分子、中子等都具 有波动性。
子都有与之对应的波。
4.德布wk.baidu.com意波长：
h p
h mv
5.光波和德布罗意波都是概率波
6.大量粒子：更多的表现波动性
少量粒子：更多的表现粒子性 18
阴极 栅极 多晶
K
G
薄膜
Cs
U
高压
屏P
电子衍射图样 13
四、德布罗意波的统计解释
经典的波：具有时空周期性的、确定的 德布罗意波：概率波
1926年德国物理学家波恩提出了概率波， 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。
14
光的强弱对应光子的数目