12.2 光的波粒二象性ppt课件

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没有任何宏观物体既具有波动性，又具有粒子性，对于宏观物体来说， 波粒二象性是难以想象的。但是，对于光子这样的微观粒子，却只有从波粒二 象性出发，才能说明它的各种行为。实际上，爱因斯坦的光子说并没有否定光 的电磁说，光子能量E = h, 其中的频率表示的仍是波的特性。此外，光子说 和电磁说都可以推导出光具有动量，并且为实验所证实。光子说的结论是光子 的动量p = h/c，电磁说的结论是辐射能为E的光子具有的动量是p = E/c。由于 光子的能量E = h，所以，这两个学说得到的结论是一致的。可见, 对于宏观 物体来说完全对立的粒子性和波动性，在微观世界却完美地统一体现在微观粒 子身上，这是一个必须承认的事实。
12. 2 光的波粒二象性
光的波粒二象性 物质波
一、光的波粒二象性 光的干涉、衍射和偏振等现象表明光具有波动性，而光电效应等现
象又无可争辩地表明光是具有能量的光子流，即光具有粒子性。这样，已 经退出历史舞台的光的微粒说，在20世纪初又以新的形式被重新提了出来。
现在人们认识到，光既具有波动性又具有粒子性，即光具有波粒二象 性。
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从微粒说到光量子说，这个漫长的过程就是对光的本质辩证地否定的 过程。这些假说模型经过一次次辩证地否定，最后就越来越接近光的真实面 目了。
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二、物质波 在光的波粒二象性的启发下，德国物理学家德布罗意（1892-1987）利 用比较和综合的方法，于1924年大胆提出：任何一个运动的粒子（像电子、 质子、中子等）都有一种与它对应的波，其波长λ为
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在光的双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，并设法减弱光子流的强 度，直到使光子只能一个一个地通过狭缝。实验表明，如果曝光时间不太长，底 片上只出现一些无规则分布的点子，这些点子是光子打在底片上形成的，表现出 光的粒子性，这些点子的分布是无规则的。但是，如果曝光时间足够长，底片上 就出现了规则的干涉条纹，就像用强光经短时间曝光后产生的结果一样。可见， 光的波动性是大量光子表现出来的现象。在干涉条纹中，那些光波强度大的地方 也就是光子到达的概率多的地方；光波强度小的地方也就是光子到达的概率小的 地方。所以，从这种意义上讲，可以把光的波动性看作是表明大量光子运动规律 的一种概率波。
h p
式中p 是运动粒子的动量，h 是普朗克常量。人们把这种波叫做物质波，也叫 做德布罗意波。
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物质波的发现很快就在技术中得到重要的应用。下图的电子显微镜就是 一个突出的例子。
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练习 1. 电子甲的速度是电子乙的速度的2倍，哪个电子的德布罗意波长较短？ 2. 同样速度的氢原子和银原子，哪种原子的德布罗意波长较短？