物质波不确定关系.ppt

物质波不确定关系回顾所学:1. 物质波是一种什么波?2. 什么是实物粒子的波粒二象性? 一. 物质波实物粒子的波粒二象性一. 物质波实物粒子的波粒二象性光的干涉、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。德布罗意波在光的二象性的启发下,提出了与光的二象性完全对称的设想,即实物粒子(如电子、质子等)也具有波-粒二象性的假设。德布罗意不仅光具有波粒二象性,一切实物粒子(如电子、原子、分子等)也都具有波粒二象性; 具有确定动量 P 和确定能量 E 的实物粒子相当于频率为和波长为的波, 二者之间的关系如同光子和光波的关系一样, 满足: ν?德布罗意假设: hν mc E?? 2? hmp??v 这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波。例:电子在电场里加速所获得的能量 eU VmE?? 202 1 电子的德布罗意波长 U em hVm hp h o o2 ????? hmp??v 2 01??? mm 2 01??????Vm hVm hp h则: 如果,c ?? v德布罗意公式 v 0m h?? nm VV nm VV 01225 .0 10000 150??????X射线范围玻尔氢原子量子化条件与驻波条件是等效的。??nr?2将德布罗意关系式 mV h??代入即得?2 hnrm?v玻尔理论中的角动量量子化条件 r 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。 K DU ??M镍单晶 BG 1) 戴维孙-革末实验( 1927 ) 德布罗意假设的实验证明电子衍射实验多晶铝箔电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验图象 2)、汤姆逊( 1927 ) 3)、约恩逊( 1960 ) 单缝衍射双缝衍射三缝衍射四缝衍射例计算 m= , V=300m/s mV hp h 3410 21 .2300 01 .0 34 10 63 .6 ??????????极其微小,宏观物体的波长小得实验难以测量, “宏观物体只表现出粒子性”?因V<<c , 故有波函数及其统计解释物质波波函数 1926 年玻恩指出物质波是一种概率波,它描述了粒子在各处出现的概率。2|),(|trΨ?与经典波用波函数描述类似,如果用一个时间空间函数描述物质波,则波函数振幅的平方就表示 t时刻,粒子在空间 r 处的单位体积中出现的概率,又称为概率密度. ),(trΨ?即波函数的物理意义: 2|),(|trΨ?—— t 时刻,粒子在空间 r 处的单位体积中出现的概率,又称为概率密度电子数 N=7 电子数 N=100 电子数 N=3000 电子数 N=20000 电子数 N=70000 单个粒子在哪一处出现是偶然事件; 大量粒子的分布有确定的统计规律。出现概率小出现概率大电子双缝干涉图样