16-5 德布罗意波 实物粒子的二象性.ppt

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’的图像想得太多,而过分地忽略了波的图像呢?”
法国物理学家德布罗意(Louis Victor de Broglie 1892 - 1987 )
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
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.
例计算质量, 速率的子弹的德布罗意波长.
无法观察
例2 从德布罗意波导出氢原子玻尔理论中角动量量子化条件.
解两端固定的弦,若其长度等于波长则可形成稳定的驻波.
将弦弯曲成圆时
电子绕核运动德布罗意波长
角动量量子化条件
—— G . P . 汤姆孙电子衍射实验( 1927年)
电子束透过多晶铝箔的衍射
K
电子双缝衍射图
二德布罗意波的实验证明
注意
不仅是电子,而且其他实物粒子,如质子、中子、氦原子等都已证实具有波动性,波动性是所有微观粒子的固有属性.
三应用举例
1932年德国人鲁斯卡成功研制了电子显微镜. (电子束通过磁透镜聚焦后照射在样品表面形成衍射图像)
目前分辨率: nm
电子显微镜下的海棉针状体
1981年德国人宾尼希和瑞士人罗雷尔制成了扫描隧穿显微镜. 用于纳米材料、生命科学和微电子学的研究.
横向分辨率: nm, 纵向分辨率: nm.
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.