问题：,3.我们身边的物体具有波动性吗？,1.爱因斯坦关于光的波粒二象性的叙述是 什么？,2.电子的波动性实验是什么？,4.经典粒子和波的概念与微观粒子和波的 概念有什么不同？,5.不确定关系的本质是什么？,6.经典描述适用性判据是什么？,7.为什么原子核不是质子和电子组成的？ 而是质子和中子组成的.,年轻德布罗意,3.1 微观粒子的波动性,X射线电磁波衍射现象取得了成功,X射线光子康普顿效应取得了成功,爱因斯坦指出：,光子理论:,对于时间平均值即统计的平均现象,光表现为波动,但对于瞬时值即涨落现象,光却表现为粒子,光的波粒二象性,电磁波由光子组成，光子是整体起作用;,光子能量E=hv=mc2 ,光子动量p=mc = hv/c=h/, X射线 (回顾),1924年(法)德布罗意受爱因斯坦光子理论启发,进一步提出：,“在光的理论上 : 研究光的波动性多, 而忽视光的粒子性；,在实物粒子理论上却： 研究实物的粒子性多, 而忽视了实物粒子的 波动性实物粒子与光子一样,也具有波粒二象性,其能量E和动量p为：,能量:,或,(波矢),E、p-粒子性物理量,、-波动性物理量,(德布罗意的博士论文中),(2)德布罗意物质波假设,动量:,考虑相对论效应,静止质量为m0的实物粒子以速度V运动时,其德布罗意波的波长和频率为：,德布罗意公式,对非相对论粒子有：,对物质波,关系 c = 不成立,它只对光波成立。
注意：,例题：求m = 0.01 kg , V = 300 m/s 的子弹的物质波 波长德布罗意波的波长一般很短, 因而在普通实验条件下难以观察到其波动性自然得到玻尔第三假设量子化条件,干涉相消,电子绕核作园周运动,传播一周后波应光滑衔接,(否则，干涉相消如虚线), 2r = n, 电子角动量,r/ = n/2,这正是玻尔的量子化条件,德布罗意物质波理论的推论如下：,电子的德布罗意波长X射线的波长,X射线的波长,取 U=102104V, 电子衍射实验,1924年德布罗意的博士论文答辨会上有人提问：,德布罗意答:“通过电子在晶体上的衍射实验， 应当有可能观察到这种假定的波 动的效应”,答辨委员会认为该论文有创新,送交爱因斯坦,爱某狂喜,并助之.,物质波理论怎样验证呢？,1927年戴维孙实验,实验基本思想：,若电子具有波动性，,因电子波的波长 X射线的波长,则满足布拉格公式,2dsin(/2)=k,与X射线一样会出现散射电子散射峰,两种实验方案：,固定U,变化, 检测电子散射峰.,固定,变化U , 检测电子散射峰.,使满足:2dsin(/2)=k,应出现第k级散射电子峰,戴维孙采用-调节电子加速电压U(低压调节慢电子束),晶面间距已知(111)面d=2.15,散射角固定,电子具有波动性,实验结果确实如此,说明了：,1927年G.P.汤姆孙实验,加速电压U104V高能电子(1040keV)穿透多晶金属箔照片上产生电子衍射花纹,X射线经铝箔的衍射图,电子经铝箔的衍射图,经计算有：X射线 电子波,由此说明了：,电子具有波动性,证实了：,德布罗意物质波正确,戴维孙和G.P.汤姆孙一起共获1937年度的诺贝尔物理学奖。
德布罗意获得了1929年度的诺贝尔物理学奖电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验,(约恩逊1961),缝：长 50m 宽 0.3 m 间距 1.0 m,3.2 波粒二象性分析, 经典的粒子与经典的波,经典的粒子:,局域于一定空间V-但常视为质点,有m、q或显中性,遵从F=ma初始r0、v0 有确定的r(t)轨道经典的波:,存在于广延空间-非局域的,具有时空周期性，有、 ,波叠加干涉、衍射现象P(x)= P1(x)+ P2(x),同时打开相继单独打开,P(x)= P1(x)+P2(x)+,同时打开相继单独打开,相干项, 波粒二象性分析,戴维孙和G.P.汤姆孙的电子衍射实验电子具有波动性,斯特恩的氦原子和氢分子衍射实验原子和分子都具有波动性,电子、原子、分子等有质量和能量等具有粒子性,德布罗意物质波假设:,实物粒子与光子一样,也具有波粒二象性,其能量E和动量p为：,能量:,动量:,(波矢),E、p-粒子性物理量,、-波动性物理量,波粒二象性,或,怎样深刻理解实物粒子波粒二象性呢？,关于波粒二象性有如下看法：,认为波动性是基本，而粒子是波包由许多波叠加而成,反对方：波包总要随时间不断扩大而最终消失从而否!,认为粒子是基本，而波动性是大量粒子组成的疏密波。
反对方：一个一个粒子通过仪器仍有干涉条纹从而否!,单个电子仍落在干涉亮纹位置,怎么理解一个一个的微观粒子经过双孔后会出现干涉条纹呢？,单个电子通过双孔后仍落在干涉亮纹位置,那么谁和谁干涉？,微观粒子究竟是如何通过双孔的？,分析如下：,相继打开单孔无干涉条纹,同时打开双孔才有干涉条纹,无法测定单个微观粒子究竟是通过孔1 还是孔2 ?,光子探测,康普顿效应,改变电子动量,影响干涉条纹,因此，不妨认为微观粒子运动无确切的轨道，单个微观粒子,以概率大小通过孔l 和孔2，通过孔1 的概率为0.5的电子与通过,孔2 的概率为0.5的电子相遇形成干涉条纹电子数 N=7,电子数 N=100,电子数 N=3000,电子数 N=20000,电子数 N=70000,出现概率小,出现概率大,电子双缝干涉图样,(2)波动性：“可叠加性”，“干涉”，“衍射”，“偏振”；具有频率和波矢；不是经典的波，不代表实际物理量振动的传播微观粒子的波粒二象性不是经典的波和粒子的简单组合1)粒子性：具有能量和动量不是经典的粒子；不服从牛顿力学规律，抛弃了“轨道”的概念！,关于微观粒子总结如下：, 微观粒子确实具有波动性和粒子性;,不能将微观粒子的波动性和粒子性相互归属;,微观粒子的运动没有轨道，只能用概率描述;,微观粒子和观察仪器之间存在不可预测性。
此画可以用来“比喻”微观粒子的“二象性”少女？,老妇？,两种图像不会同时出现在你的视觉中,例：人体：m = 70kg, = 6m/s, 求de Broglie波长电子：m0 = 0.511MeV, Ek = 100eV,在现代科技的应用：电子显微镜等,参考书,作业： 3-1, 3-2,1.褚圣麟原子物理学2.张三慧量子物理论,。