大学物理课件__物质波__[福州大学...李培官].ppt

1 今天是 2017 年2月1日星期三大学物理课件福州大学至诚学院--物质波大学物理教研室李培官 2第六篇第十二章. ---波和粒子 3§12--2. § 12-2--1. 物质波(德布罗意波) 4 (Louis de Broglie 1892- 1986) 法国物理学家,波动力学的创始人,量子力学的奠基人之一。 1910 年在巴黎大学获文学学士学位,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。 192 3年提出实物粒子的波动性, 1929 年获诺贝尔物理奖。【德布罗意简介】 5 自然界在许多方面都是明显对称的,既然光具有波粒二象性,那么实物粒子,如电子,是否也应具有波粒二象性? 1924 年法国青年物理学家德布罗意,在光的波粒二象性的启发下提出了此问题,他认为: 19世纪物理学家对光的研究只重视了光的波动性而忽视了光的微粒性,而在实物粒子 (即中子,质子,电子,原子,分子等) 的研究上可能发生了相反的情况, 即过分重视了实物粒子的微粒性,而没有考虑其波动性。因此他提出实物粒子也具有波动特性的观点。 1 、 6 ???????????h mv p h mc E 2德布罗意假设: 实物粒子的能量 E 和动量 p 与它相应的波动频率?和波长λ的关系与光子一样: 这种和实物粒子相联系的波通常称为德布罗意波(de Broglie wave) , 或叫物质波(matter wave) 。具有静止质量 m 0的实物粒子以速度 v 运动,则和该粒子相联系的平面单色波的波长为: 2 201c vvm h mv hp h?????-- 德布罗意公式 7 2 、电子的德布罗意波波长的数量级设电子的运动速度 v<<c ,即不考虑相对论效应,则 vm h 0??cv ??时又设电子由热阴极逸出时,加速电势差为 U 于是电子的德布罗意波长为 vm h 0?? eU vm? 202 1 02m eU v?U em h12 0? 0 02m eU m h?8 这说明德布罗意波的波长一般很短,因而在普通的实验条件下难以观察出其波动性。例如,当U ?150V时, ?=1 ?,U= 10 4V时, ?= ? 将e= ?10 -19C,m 0= ?10 -31 kg , h = ?10 -34J?S代入 0 12 AUUem h???9 德布罗意把物质波假设用于氢原子认为:如果电子在经典的圆轨道上运动,它对应于一个环形驻波,满足...) 321(2,nnr, , ????2??nr?2 mv hn?? rmv L??n hn??2?——玻尔轨道角动量量子化条件 。 10 【例1 】估算: m =5g ,v =300m/s 的子弹的波长。解: p h?? mv h?m 10 300 10 5 10 62 .6 35 3 34?????????子弹对应的波长太小,波动性无法表现出来! nm 123 .02 k0???Em hp h?【例 2】电子质量 m 0 = ?10 -31 kg ,动能为 E k =100 eV 求: 电子的物质波波长? 解: 说明: 波动是所有物质的客观属性。对宏观物体,其物质波的波长太小,显示不出波动性。它只能在微观粒子的运动中表现出来。(h是很小的量)