0量子3德布羅意波函數(shù)統(tǒng)計(jì)省公開課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

§5德布羅意波波粒二象性一.德布羅意波二.電子衍射試驗(yàn)§6波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋不確定性關(guān)系一.實(shí)物粒子波粒二象性了解二.波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋三.不確定性關(guān)系四.微觀粒子與經(jīng)典粒子比較作業(yè)：p421.21,1.24

第1頁光：波、粒子實(shí)物：粒子、波§5德布羅意波波粒二象性第2頁光：波粒二象性：波動(dòng)性、粒子性統(tǒng)一1924年，德布羅意實(shí)物粒子（電子、質(zhì)子等）波—粒二象性第3頁一.德布羅意假設(shè)德布羅意波物質(zhì)波實(shí)物粒子：質(zhì)量為m、能量E、動(dòng)量P波長(zhǎng)

λ、頻率

υ

德布羅意公式第4頁x軸正向自由粒子：質(zhì)量m、能量E、動(dòng)量P單色平面物質(zhì)波，波函數(shù)v﹤﹤c第5頁電子：經(jīng)電場(chǎng)U加速后，速度為v（v<<c）X射線散射：0.01nm～10nm第6頁二.電子衍射試驗(yàn)1927年，戴維遜和革末干涉、衍射、偏振X射線衍射晶格光柵第7頁試驗(yàn)裝置加速電壓：54V出射方向：θ＝50°很強(qiáng)電子流改變加速電壓旋轉(zhuǎn)第8頁2.理論解釋布拉格方程加速電壓：54V出射方向：θ＝50°很強(qiáng)電子流第9頁3.其它試驗(yàn)湯姆遜：電子束穿過多晶波膜衍射試驗(yàn)第10頁1961年，約恩遜：電子雙縫干涉試驗(yàn)質(zhì)子、中子：衍射現(xiàn)象中子衍射技術(shù)研究固體微觀結(jié)構(gòu)最有效方法之一電子顯微鏡第11頁與物質(zhì)作用：經(jīng)典粒子；經(jīng)典波傳輸：經(jīng)典波；經(jīng)典粒子經(jīng)典波傳輸不是物質(zhì)；是運(yùn)動(dòng)形式；是位相；是能量經(jīng)典波傳輸條件：振源；媒質(zhì)（彈性）粒子波：粒子流：傳輸就是物質(zhì)粒子波傳輸：不需要媒質(zhì)粒子波：最直觀圖像動(dòng)量守恒、能量守恒有一個(gè)構(gòu)想：多個(gè)粒子之間相互作用不過：就是讓電子一個(gè)個(gè)經(jīng)過衍射孔：也會(huì)產(chǎn)生一樣衍射圖像。單孔衍射不一樣于多孔衍射。孤子：非線性（彌散）、色散（壓擠）碰撞：“實(shí)物粒子不可入性”人類最不能容忍：解釋不通第12頁一.實(shí)物粒子波粒二象性了解§3波函數(shù)不確定性關(guān)系粒子性：能量、動(dòng)量波動(dòng)性：波長(zhǎng)、頻率顆粒性、原子性←→有一定位置和確定運(yùn)動(dòng)軌道疊加性←→實(shí)在物理量在空間波動(dòng)第13頁連續(xù)波與電子波interferenceofindividualphotons2.avi第14頁光波、物質(zhì)波強(qiáng)度分布：大量粒子統(tǒng)計(jì)規(guī)律物質(zhì)波在空間某處強(qiáng)度：正比于：該處出現(xiàn)粒子數(shù)目物質(zhì)波強(qiáng)度：?jiǎn)蝹€(gè)粒子在該處出現(xiàn)概率1926年，玻恩平面單色物質(zhì)波第15頁二.波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋1.玻恩假定x、y、z位置；t

時(shí)刻；dxdydz范圍粒子出現(xiàn)概率：概率密度非實(shí)在物理振動(dòng)，概率波：粒子出現(xiàn)概率微觀粒子：軌道：沒有意義歸一化條件第16頁2.自由粒子平面波波函數(shù)推廣到三維z波面

pyx第17頁§2“分波前法”取得相干光——楊氏雙縫干涉試驗(yàn)S1S2SE雙縫距離很小現(xiàn)象楊氏雙縫第18頁●第19頁概率：不確定性粒子位置是不確定若粒子出現(xiàn)范圍：一維：Δx三維：ΔxΔyΔz則粒子位置不確定度為：一維：Δx三維：ΔxΔyΔz第20頁動(dòng)量：?jiǎn)紊矫娌▌?dòng)量唯一確定單色波：理想波長(zhǎng)：一定范圍Δλ動(dòng)量：一定范圍ΔP動(dòng)量不確定度：ΔP位置不確定度動(dòng)量不確定度1927年，海森伯測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系第21頁三.不確定性關(guān)系坐標(biāo)、動(dòng)量間不確定性關(guān)系（或測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系）第22頁qby單縫衍射單色平面波第一級(jí)極小P第23頁四.微觀粒子與經(jīng)典粒子比較標(biāo)準(zhǔn)上：微觀粒子運(yùn)動(dòng)：沒有軌道微觀粒子：不可能靜止確定位置、動(dòng)量粒子處于某一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)間、含有能量第24頁坐標(biāo)不確定度：應(yīng)與原子尺度數(shù)量級(jí)相同。r與Δx數(shù)量級(jí)相近求原子中電子速率不確定度數(shù)量級(jí)。解：v與Δv數(shù)量級(jí)相近——此時(shí)，速率v概念已無實(shí)際意義第25頁顯像管中電子加速電壓為9kV，電子槍孔直徑為0.1mm，求：出射電子橫向速度分量不確定度Δvx。忽略粒子波動(dòng)性，視為經(jīng)典粒子。由激光波列長(zhǎng)度數(shù)量級(jí)某個(gè)氦氖激光器發(fā)出光譜線波長(zhǎng)寬度為Δλ，中心波長(zhǎng)為λ=632.8nm，求波列長(zhǎng)度數(shù)量級(jí)。波列長(zhǎng)度第26頁某可見光波長(zhǎng)為500nm,若電子德布羅依波長(zhǎng)為該值時(shí)，其非相對(duì)論動(dòng)能為:(D)(B)(C)(A)第27頁如圖，一束動(dòng)量為

P

電子，經(jīng)過寬為

a狹縫，在距狹縫R處放置一熒光屏，屏上衍射圖樣中央最大寬度d等于:(A)2a2/R;(B)2ha/p;(C)2ha/RP;(D)2Rh/aP.第28頁已知光子波長(zhǎng)λ=300nm;測(cè)量此波長(zhǎng)不確定量Δλ=3.0×10-4nm,則該光子位置不確定量為:(D)0.24m(C)0.024m;(B)30nm(A)300nm(E)0.3m第29頁設(shè)氫原子動(dòng)能等于氫原子處于溫度為T熱平衡狀態(tài)時(shí)平均平動(dòng)動(dòng)能，氫原子質(zhì)量為m，此氫原子德布羅意波長(zhǎng)為:(D)(B)(C)(A)第30頁若氫原子運(yùn)動(dòng)速率等于它在300K時(shí)方均根速率，試求其波長(zhǎng)。另有一個(gè)質(zhì)量m=1.00g，速率v=1.00cm·s-1小球,其波長(zhǎng)又為多少？k=1.38×10-23J·K-1氫原子質(zhì)量mH=1.67×10-27kg.

第31頁傳輸方向，光矢量振動(dòng)方向。偏振：光矢量（電矢量）振動(dòng)方向偏振面：傳輸方向與光矢量（電矢量）組成平面§13光偏振現(xiàn)象一．什么是光偏振·迎光傳輸方向看偏振方向E播傳