文档介绍：《崭新的一页:粒子的波动性》
德布罗意波波粒二象性
1、德布罗意波(物质波)
De . Broglie 1923年发表了题为“波和粒子”的论文,提出了物质波的概念。
他认为,“整个世纪以来(指19世纪)在光学中比起波动的研究方法来,如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话,那末在实物的理论中,是否发生了相反的错误呢?是不是我们把粒子的图象想得太多,而过分忽略了波的图象呢”
一、德布罗意的物质波
德布罗意(due de Broglie, 1892-1960)
德布罗意原来学****历史,后来改学理论物理学。他善于用历史的观点,用对比的方法分析问题。
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《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。
爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义,誉之为“揭开一幅大幕的一角”。
法国物理学家,1929年诺贝尔物理学奖获得者,波动力学的创始人,量子力学的奠基人之一。
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:
E=mc2=hv
这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波),其波长称为德布罗意波长。
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 = ,速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为
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1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。
解:估计一个中学生的质量m≈50kg ,百米跑时速度v≈7m/s ,则
由计算结果看出,宏观物体的物质波波长非常小,所以很难表现出其波动性。
例题2 (1)电子动能Ek=100eV;(2)子弹动量p=×-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。
=Å
(2)子弹:
h= ×10-34
= ×10-40m
可见,只有微观粒子的波动性较显著;而宏观粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。
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。
德布罗意关系
如速度v=102m/s飞行的子弹,质量为m=10-2Kg,对应的德布罗意波长为:
如电子m=10-31Kg,速度v=107m/s, 对应的德布罗意波长为:
太小测不到!
X射线波段
2、戴维逊-革末实验
1927年,Davisson和Germer 进行了电子衍射实验。
(该实验荣获1937年Nobel 物理学奖)
戴维逊--革末实验
电子衍射实验
电子束垂直入射到镍单晶的水平面上,在散射方向上探测到一个强度极大。(可用晶体对X射线的衍射方法来分析)

电子波动性的理论研究
1929诺贝尔物理学奖