第五节 德布罗意波.ppt

第五节
德布罗意波德布罗意波假说光的干涉、衍射等现象证实了光的波动性；热辐射、光电效应和康普顿效应等现象又证实了光的粒子性。光具有波-粒二象性。能量为E、动量为p的粒子与频率为v、波长为的波相联系，并遵从以下关系：一切实物粒子都有波动性
后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布洛意关系。
一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？
质量m=0.01kg，速度v=300m/s的子弹的德布洛意波长为多少？

计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。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=例题2(1)电子动能Ek=100eV；(2)子弹动量p=6.63×106kg.m.s-1,求德布罗意波长。一个质量为m的实物粒子以速率v运动时，即具有以能量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率n和波长l所描述的波动性。电子束在晶体表面散射实验时，观察到了和X射线在晶体表面衍射相类似的衍射现象，从而证实了电子具有波动性。电子衍射实验L.V.德布罗意
电子波动性的理论研究C.J.戴维孙
通过实验发现晶体对电子的衍射作用X射线经晶体的衍射图电子云:用小圆点的密度的大小表示电子在原子核外的概率分布图。根据经典物理学,如果我们已知一物体的初始位置和初始速度,就可以准确地确定以后任意时刻的位置和速度.不确定关系１、光的单缝衍射入射粒子若减小缝宽：位置的不确定范围减小，但中央亮纹变宽，所以Ｘ方向动量的不确定量变大海森伯不确定关系告诉我们：微观粒子坐标和动量不能同时确定。粒子位置若是测得极为准确，我们将无法知道它将要朝什么方向运动；若是动量测得极为准确，我们就不可能确切地测准此时此刻粒子究竟处于什么位置。例1：若电子与质量m=0.01Kg的子弹，都以200m/s的速度沿x方向运动，速率测量相对误差在0.01%内。求在测量二者速率的同时测量位置所能达到的最小不确定度Dx。（2）子弹位置的不确定度对不确定关系(即测不准关系)xpx≥h的几点说明：
(1)此关系完全来自物质的二象性，由物质的本性所决定，与实验技术或仪器的精度无关。
(2)不确定原理对任何物体都成立。对于宏观尺度的物体，其质量m通常不随速度v变化(因为一般情况下v<<c)，即px=mvx，所以xvx≥hm。由于m>>h，因此x和vx可以同时达到相当小的地步，远远超出最精良仪器的精度，不确定范围小的完全可以忽略。可见，不确定现象仅在微观世界方可观测到。
(3)粒子的动量和坐标不可能同时确定。
不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其它粒子。不确定关系是建立在波粒二象性基础上的一条基本客观规律，它是波粒二象性的深刻反应，也是对波粒二象性的进一步描述。