第十一章量子物理基础讲解学习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,第十一章 量子物理基础,大学物理多媒体教学课件,思想方法,自然界在许多方面都是明显地对称的，他采用类比的方法提出物质波的假设.,“整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的研究方法来，是过于忽略了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们关于粒子的图象想得太多 ，而过分地忽略了波的图象呢？”,法国物理学家德布罗意（,Louis Victor de Broglie 1892 1987),11-2 实物粒子的波动性,一德布罗意假设,（,1924,年,）,德布罗意假设：实物粒子具有波粒二象性.,德布罗意公式,2,）宏观物体的德布罗意波长小到实验难以测量的程度，因此宏观物体仅表现出粒子性.,注 意,1,）若 则,若 则,粒子的波动性,例,在一束电子中，电子的动能为 ，求此电子的德布罗意波长,？,解,此波长的数量级与,X,射线波长的数量级相当.,粒子的波动性,电子衍射,.,.,.,镍晶体,电子波的波长,两相邻晶面电子束反射射线干涉加强条件,电子衍射,2,G.P.,汤姆孙电子衍射实验 (,1927,年),当 时，与实验结果相近.,电子束透过多晶铝箔的衍射,K,双缝衍射图,电子衍射,解,在热平衡状态时,按照能均分定理慢中子的平均平动动能可表示为,例,3,试计算,温度为 时慢中子的德布罗意波长.,平均平动动能,慢中子的德布罗意波长,三 应用举例,1932,年德国人鲁斯卡成功研制了电子显微镜;,1981,年德国人宾尼希和瑞士人罗雷尔制成了扫瞄隧道显微镜.,德布罗意波,四,德布罗意波的统计解释,经典,粒子,不被分割的整体，有确定位置和运动轨道；经典,的波,某种实际的物理量的空间分布作周期性的变化，波具有相干叠加性.,二象性,要求将波和粒子两种对立的属性统一到同一物体上.,1926,年玻恩提出 德布罗意波是,概率,波,.,统计解释：,在某处德布罗意波的强度是与粒子在该处邻近出现的概率成正比的.,概率概念的哲学意义：,在已知给定条件下，不可能精确地预知结果，只能预言某些可能的结果的概率.,德布罗意波,一级最小衍射角,电子经过缝时的,位置,不确定 .,电子经过缝后,x,方向动量不确定,用电子衍射说明不确定关系,电子的单缝衍射实验,考虑衍射次级有,五、不确定关系,海森伯于,1927,年提出不确定原理,对于微观粒子,不,能,同时,用确定的位置和确定的动量来描述,.,1）,微观粒子,同一,方向上的坐标与动量,不可同时,准确测量,它们的精度存在一个终极的不可逾越的限制.,2）,不确定的根源是“,波粒二象性,”这是自然界的根本属性.,不确定关系,物理意义,不确定关系,解,子弹的动量,3）,对,宏观,粒子，因 很小，所以 可视为位置和动量,能同时,准确测量.,例 1,一颗质量为,10 g,的子弹，具有 的速率.若其动量的不确定范围为动量的,(这在宏观范围是十分精确的),则该子弹位置的不确定量范围为多大?,动量的不确定范围,位置的不确定量范围,不确定关系,例2,一电子具有 的速率,动量的不确范围为动量的,0.01%,(这也是足够精确的了),则该电子的位置不确定范围有多大?,解,电子的动量,动量的不确定范围,位置的不确定量范围,不确定关系,