3-实物粒子的波粒二象性PPT课件
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x=2.9103m
2021
微观粒子和宏观物体的特性对比
宏观物体
微观粒子
具有确定的坐标和动量 可用牛顿力学描述。
没有确定的坐标和动量 需用量子力学描述。
有连续可测的运动轨道，可 有概率分布特性，不可能分辨 追踪各个物体的运动轨迹。 出各个粒子的轨迹。
体系能量可以为任意的、连 续变化的数值。
不确定度关系无实际意义
A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处 C．可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大
2021
课堂练习
5．设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定 量．
2021
Px
(1901~1976)德国物理学家,量子 力学矩阵力学的创建人,1932年 获诺贝尔物理学奖。
P
电子可在缝宽Δx范围的任意一点通过狭缝，电
子坐标不确定量就是缝宽Δx，电子在 x方向的动量不
确定量: px =psin
h
用量子理论精确分析可得: xp
2021
4
不确定性关系
1.不确定性关系 若用△x表示位置的不确定量，用△p表示粒子在x方 向上的动量的不确定量，则△x △p＞＞h/4π 2.能否同时精确测出微粒的位置和动量？ 微观粒子的位置和动量不能同时确定，若位置的不确 定量减小了，动量的不确定量就会增大；若粒子有确 定的动量，其位置就完全不确定。
l=h=6.6 310 34m=1.910 3m 6
p 5 07
2021
例2：如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为 m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为：
l=m hv=1.31025nm太小测不到！
又如：电子m=9.110-31Kg，速度 v=5.0107m/s, 对应的德布罗意波长 为：
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。 2021
2.一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
7个电子
100个电子
3000
20000 70000
2021
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.
与粒子相联系的波称为物质波或德布罗意波
l ─ 德布罗意波长（de Broglie wavelength）
2021
三、电子波动性的实验证实
1. 电子衍射实验
阴极 栅极
KG
多晶 薄膜
Cs
电子束在穿过细晶体
粉末或薄金属片后，也象X
U
射线一样产生衍射现象。
高压
屏P
1927年 G.P.汤姆逊 （J.J.汤姆逊之子） 也独 立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。
实物粒子具有波动性吗?
1924.11.29德布洛意把题 为“量子理论的研究” 的博士论文提交巴黎大 学。
2021
二、德布罗意波的波长
他在论文中指出：一个能量为E、动量为 p 的实
物粒子同时具有波动性，它的波长l、频率 和 E、
p的关系与光子一样：
E=h = E
h
p= h l = h
l
p
德布罗意关系式
2021
课堂练习
3、在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正 确的是( )
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长， 底片上将会显示衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍 射图样
C．光子通过狭缝的运动路线是直线 D．光的波动性是大量光子运动的规律
2021
课堂练习
4．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单 缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个 光子通过单缝，那么该光子( )
2021
例1.一颗质量为10g 的子弹，具有200m·s-1的速率， 若其动量的不确定范围为动量的0. 01%(这在宏观范围 是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多 大?
x=2.61 0 3m 1
例2 . 一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定 范围为动量的0. 01%(这已经足够精确了)，则该电子 的位置不确定范围有多大?
2021
四、氢原子中的电子云
给氢原子拍照，并将100张照片叠加
2021
五、不确定关系 在经典物理学中,牛顿定律可以解决运动
物体的运动规律,即可以同时用物体的位置和 速度(动量)来对物体的运动进行描述!
粒子束（光子、电子）会发生衍射， 粒子的位 置和动量不能同时确定
2021
x
狭缝
入射电子束
照相底版
l= h =1.4102nm X射线波段
mv
2021
四、氢原子中的电子云
给氢原子拍摄一张照片
2021
四、氢原子中的电子云
再给氢原子拍摄一张照片
2021
四、氢原子中的电子云
再给氢原子拍摄一张照片
2021
四、氢原子中的电子云
给氢原子拍照，并将2张照片叠加
2021
四、氢原子中的电子云
给氢原子拍照，并将3张照片叠加
能量量子化 。 遵循不确定度关系
2021
课堂练习
1. 下列说法正确的是 （ ） A.光波是—种概率波 B.光波是一种电磁波 C.单色光从光密介质进入光疏介质时．光子的能量改变 D.单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
2、下列说法中正确的是 ( ) A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性 B．光的频率越大，波长越大 C．光的波长越大，光子的能量越大 D．光在真空中的传播速度为3.00108m/s
第四章 波粒二象性
4、实物粒子的波粒二象性 5、不确定关系
2021
光的波粒二象性 光子的能量
E=mc2=hv
光子的动量
p = mu = h l
2021
一、德布罗意物质波假设
德布罗意：法国著名理论物理
学家，1929年诺贝尔物理学奖
获得者，波动力学的创始人，
物质波理论的创立者，量子力
学的奠基人之一。
Hale Waihona Puke Baidu
大量电子一次通过狭缝
2021
3.一切实物粒子都有波动性
由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物 体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动
着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ=h/p.
【例1】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
2021
微观粒子和宏观物体的特性对比
宏观物体
微观粒子
具有确定的坐标和动量 可用牛顿力学描述。
没有确定的坐标和动量 需用量子力学描述。
有连续可测的运动轨道，可 有概率分布特性，不可能分辨 追踪各个物体的运动轨迹。 出各个粒子的轨迹。
体系能量可以为任意的、连 续变化的数值。
不确定度关系无实际意义
A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处 C．可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大
2021
课堂练习
5．设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定 量．
2021
Px
(1901~1976)德国物理学家,量子 力学矩阵力学的创建人,1932年 获诺贝尔物理学奖。
P
电子可在缝宽Δx范围的任意一点通过狭缝，电
子坐标不确定量就是缝宽Δx，电子在 x方向的动量不
确定量: px =psin
h
用量子理论精确分析可得: xp
2021
4
不确定性关系
1.不确定性关系 若用△x表示位置的不确定量，用△p表示粒子在x方 向上的动量的不确定量，则△x △p＞＞h/4π 2.能否同时精确测出微粒的位置和动量？ 微观粒子的位置和动量不能同时确定，若位置的不确 定量减小了，动量的不确定量就会增大；若粒子有确 定的动量，其位置就完全不确定。
l=h=6.6 310 34m=1.910 3m 6
p 5 07
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例2：如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为 m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为：
l=m hv=1.31025nm太小测不到！
又如：电子m=9.110-31Kg，速度 v=5.0107m/s, 对应的德布罗意波长 为：
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。 2021
2.一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
7个电子
100个电子
3000
20000 70000
2021
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.
与粒子相联系的波称为物质波或德布罗意波
l ─ 德布罗意波长（de Broglie wavelength）
2021
三、电子波动性的实验证实
1. 电子衍射实验
阴极 栅极
KG
多晶 薄膜
Cs
电子束在穿过细晶体
粉末或薄金属片后，也象X
U
射线一样产生衍射现象。
高压
屏P
1927年 G.P.汤姆逊 （J.J.汤姆逊之子） 也独 立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。
实物粒子具有波动性吗?
1924.11.29德布洛意把题 为“量子理论的研究” 的博士论文提交巴黎大 学。
2021
二、德布罗意波的波长
他在论文中指出：一个能量为E、动量为 p 的实
物粒子同时具有波动性，它的波长l、频率 和 E、
p的关系与光子一样：
E=h = E
h
p= h l = h
l
p
德布罗意关系式
2021
课堂练习
3、在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正 确的是( )
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长， 底片上将会显示衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍 射图样
C．光子通过狭缝的运动路线是直线 D．光的波动性是大量光子运动的规律
2021
课堂练习
4．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单 缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个 光子通过单缝，那么该光子( )
2021
例1.一颗质量为10g 的子弹，具有200m·s-1的速率， 若其动量的不确定范围为动量的0. 01%(这在宏观范围 是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多 大?
x=2.61 0 3m 1
例2 . 一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定 范围为动量的0. 01%(这已经足够精确了)，则该电子 的位置不确定范围有多大?
2021
四、氢原子中的电子云
给氢原子拍照，并将100张照片叠加
2021
五、不确定关系 在经典物理学中,牛顿定律可以解决运动
物体的运动规律,即可以同时用物体的位置和 速度(动量)来对物体的运动进行描述!
粒子束（光子、电子）会发生衍射， 粒子的位 置和动量不能同时确定
2021
x
狭缝
入射电子束
照相底版
l= h =1.4102nm X射线波段
mv
2021
四、氢原子中的电子云
给氢原子拍摄一张照片
2021
四、氢原子中的电子云
再给氢原子拍摄一张照片
2021
四、氢原子中的电子云
再给氢原子拍摄一张照片
2021
四、氢原子中的电子云
给氢原子拍照，并将2张照片叠加
2021
四、氢原子中的电子云
给氢原子拍照，并将3张照片叠加
能量量子化 。 遵循不确定度关系
2021
课堂练习
1. 下列说法正确的是 （ ） A.光波是—种概率波 B.光波是一种电磁波 C.单色光从光密介质进入光疏介质时．光子的能量改变 D.单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
2、下列说法中正确的是 ( ) A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性 B．光的频率越大，波长越大 C．光的波长越大，光子的能量越大 D．光在真空中的传播速度为3.00108m/s
第四章 波粒二象性
4、实物粒子的波粒二象性 5、不确定关系
2021
光的波粒二象性 光子的能量
E=mc2=hv
光子的动量
p = mu = h l
2021
一、德布罗意物质波假设
德布罗意：法国著名理论物理
学家，1929年诺贝尔物理学奖
获得者，波动力学的创始人，
物质波理论的创立者，量子力
学的奠基人之一。
Hale Waihona Puke Baidu
大量电子一次通过狭缝
2021
3.一切实物粒子都有波动性
由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物 体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动
着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ=h/p.
【例1】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