高三物理粒子波動性PPT課件

1、17.317.3嶄新的一頁：嶄新的一頁：粒子的波動性粒子的波動性第1頁/共21頁教學目標 1、知識與技能： 了解光的波粒二象性；了解粒子的波動性2、過程與方法： 培養(yǎng)學生的觀察、分析能力。3、情感態(tài)度與價值觀： 培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，正確地獲取知識的方法。【重點難點】 1、重點：粒子波動性的理解 2、難點：對德布羅意波的實驗驗證第2頁/共21頁 德布羅意波 波粒二象性1、德布羅意波（物質(zhì)波） De . Broglie 1923年發(fā)表了題為“波和粒子”的論文，提出了物質(zhì)波的概念。 他認為，“整個世紀以來（指19世紀）在光學中比起波動的研究方法來，如果說是過于忽視了粒子的研究方法的話，那末在實物

2、的理論中，是否發(fā)生了相反的錯誤呢？是不是我們把粒子的圖象想得太多，而過分忽略了波的圖象呢” 第3頁/共21頁一、德布羅意的物質(zhì)波一、德布羅意的物質(zhì)波德布羅意德布羅意 (due de Broglie, 1892-1960) 德布羅意原來學習歷史，后來改學理論物理學。他善于用歷史的觀點，用對比的方法分析問題。 1923年，德布羅意試圖把粒子性和波動性統(tǒng)一起來。1924年，在博士論文關(guān)于量子理論的研究中提出德布羅意波,同時提出用電子在晶體上作衍射實驗的想法。 愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽之為“揭開一幅大幕的一角”。法國物理學家，1929年諾貝爾物理學獎獲得者，波動力學的創(chuàng)始人，量子

3、力學的奠基人之一。第4頁/共21頁 能量為E、動量為p的粒子與頻率為v、波長為 的波相聯(lián)系，并遵從以下關(guān)系：E=mc2=hv hmvp 這種和實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波(物質(zhì)波或概率波),其波長 稱為德布羅意波長。第5頁/共21頁一切實物粒子都有波動性 后來，大量實驗都證實了：質(zhì)子、中子和原子、分子等實物微觀粒子都具有波動性，并都滿足德布洛意關(guān)系。一顆子彈、一個足球有沒有波動性呢？ 質(zhì)量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子彈的德布洛意波長為 計算結(jié)果表明，子彈的波長小到實驗難以測量的程度。所以，宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性。第6頁/共21頁由光的波粒二象性的思想推廣到微觀

4、粒子和任何運動著的物體上去，得出物質(zhì)波（德布羅意波）的概念：任何一個運動著的物體都有一種波與它對應(yīng)，該波的波長= 。 ph/【例1】試估算一個中學生在跑百米時的德布羅意波的波長。 解：估計一個中學生的質(zhì)量m50kg ，百米跑時速度v7m/s ，則由計算結(jié)果看出，宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，所以很難表現(xiàn)出其波動性。mmph3634109 . 17501063. 6第7頁/共21頁 例題2 (1)電子動能Ek=100eV；(2)子彈動量p=6.63106kg.m.s-1, 求德布羅意波長。 解 (1)因電子動能較小，速度較小，可用非相對論公式求解。2410452 .mEmpk61093. 5phm

5、h =1.23(2)子彈:ph h= 6.6310-34= 1.010-40m 可見，只有微觀粒子的波動性較顯著；而宏觀粒子(如子彈)的波動性根本測不出來。,22122mpmEk 第8頁/共21頁 一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率v 運動時，即具有以能量E和動量P所描述的粒子性，同時也具有以頻率n n和波長 所描述的波動性。hEnPh德布羅意關(guān)系如速度v=5.0 102m/s飛行的子彈，質(zhì)量為m=10-2Kg，對應(yīng)的德布羅意波長為：nmmvh25103 . 1 如電子m=9.1 10-31Kg，速度v=5.0 107m/s, 對應(yīng)的德布羅意波長為：nmmvh2104 . 1 太小測不到！X射線波段

6、第9頁/共21頁2、戴維遜革末實驗 1927年，Davisson和Germer 進行了電子衍射實驗。 （該實驗榮獲（該實驗榮獲19371937年年Nobel Nobel 物理學獎）物理學獎）戴維遜-革末實驗電子衍射實驗 電子束垂直入射到鎳單晶的水平面上，在 散射方向上探測到一個強度極大。 （可用晶體對X射線的衍射方法來分析） 50第10頁/共21頁L.V.L.V.德布羅意 電子波動性的理論研究1929諾貝爾物理學獎第11頁/共21頁 C.J.戴維孫 通過實驗發(fā)現(xiàn)晶體對電子的衍射作用1937諾貝爾物理學獎第12頁/共21頁第13頁/共21頁第14頁/共21頁第15頁/共21頁X射線經(jīng)晶體的衍射圖電子射線經(jīng)晶體的衍射圖第16頁/共21頁類似的實驗： 19271927年，年，湯姆遜電子衍射實驗湯姆遜電子衍射實驗 19601960年，年，C.JonsonC.Jonson的的電子雙縫干涉實驗電子雙縫干涉實驗 后來的實驗證明原子、分子、中子等微觀粒子也具有波動性。 德布羅意公式成為揭示微觀粒子波粒二象性的