人教版高中物理选修3-5-17.3-粒子的波动性教学-省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,17.3,粒子波动性,第十七章 波粒二象性,重庆市忠县中学校 高二物理教研组,第1页,有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？,布拉格幽默地回答道：,“,星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。,”,假如你是布拉格教授，将怎样机智地回答？,那么光本性到底是什么？,第2页,密立根,光电效应试验,1672,牛顿,微粒说,T/,年,惠更斯波动说,1690,麦克斯韦电磁说,1864,1905,爱因斯坦光子说,波动性,粒子性,1801,托马斯,杨,双缝干涉,试验,1814,菲涅耳,衍射试验,赫兹,电磁波试验,1888,赫兹,发觉光电效应,1916,1922,康普顿效应,牛顿微粒说占主导地位,波动说,渐成真理,光学发展史,第3页,1672,牛顿,微粒说,T/,年,惠更斯波动说,1690,麦克斯韦电磁说,1864,1905,爱因斯坦光子说,波动性,粒子性,1909,爱因斯坦,光波粒二象性,光既含有,粒子性,，又含有,波动性,。,光学发展史,第4页,粒子性,波动性,（含有能量）,（含有频率）,（含有动量）,h,h,架起了粒子性与波动性之间,桥梁,（含有波长）,一、光波粒二象性,第5页,二、德布罗意波（物质波）,De.Broglie,1923,年发表了题为“,波和粒子,”论文，提出了物质波概念。,他认为，“整个世纪以来（指,19,世纪）在光学中与波动方面研究相比，忽略了粒子方面研究，而在实物粒子上，是否发生了相反错误呢？是不是我们把粒子图象想得太多，而过分忽略了波图象呢”,第6页,德布罗意,(due de Broglie,1892-1960),德布罗意原来学习历史，以后改学理论物理学。他善于用历史观点用对比方法分析问题。,1923,年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。,1924,年，在博士论文,关于量子理论研究,中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射试验想法。,爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想重大意义，誉之为“揭开一幅大幕一角”。,法国物理学家，,1929,年诺贝尔物理学奖取得者，波动力学创始人，量子力学奠基人之一。,第7页,能量为,E,、动量为,p,粒子与频率为,v,、波长为,波相联络，并遵从以下关系：,这种和,实物粒子相联络波,称为,德布罗意波,(,物质波或概率波,),其波长,称为德布罗意波长。,第8页,一切实物粒子都有波动性,以后，大量试验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都含有波动性，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=300 m/s,子弹德布洛意波长为,计算结果表明，子弹波长小到试验难以测量程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。,第9页,由光波粒二象性思想推广到微观粒子和任何运动着物体上去，得出物质波（德布罗意波）概念：,任何一个运动着物体都有一个波与它对应,，该波波长,=,。,【,例,1】,试估算一个中学生在跑百米时德布罗意波波长。,解：预计一个中学生质量,m,50kg,，百米跑时速度,v,7m/s,，则,由计算结果看出，宏观物体物质波波长非常小，所以极难表现出其波动性。,第10页例,2,】,(1),电,子动能,E,k,=100 eV,；,(2),子弹动量,p,=6.6310,6,kg.m.s,-1,求德布罗意波长。,解,(1),因,电,子动能较小，速度较小，可用非相对论公式求解。,=1.23,(2),子弹:,h,=6.6310,-34,=1.010,-40,m,可见，只有,微观粒子波动性较显著,；,而宏观粒子,(,如子弹,),波动性根本测不出来,。,第11页,波干涉：两列波相遇区域，有区域振动加强有区域振动减弱，且加强区与减弱区相互间隔现象,干涉条件：频率相同，相位差恒定,波衍射：波绕过障碍物或小孔抵达影区现象。,显著衍射条件：障碍物或孔尺寸比波长小或相差不多。补充：干涉、衍射是波特有现象,第12页,二、物质波试验验证,（,戴维逊革末试验,）,1927,年，,Davisson,和,Germer,进行了电子衍射试验。,（该试验荣获,1937,年,Nobel,物理学奖）,戴维逊,-,革末试验,电子衍射试验,1927,年,C,.,J,.,戴维森与,G,.,P,.,革末作电子衍射试验，验证电子含有波动性。,戴维逊和革末试验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波存在。,第13页,L.V.,德布罗意,电子波动性理论研究,1929,诺贝尔物理学奖,第14页,C.J.,戴维孙 和,G.P.,汤姆孙,经过试验发觉晶体对电子衍射作用,1937,诺贝尔物理学奖,第15页,第16页,第17页,第18页,X,射线经晶体衍射图,电子射线经晶体衍射图,第19页,电子显微镜,第20页,电子显微镜下灰尘,第21页,