高中物理选修--粒子的波动性

粒子的波动性能量量子化光的波动性光是微粒光的粒子性Guang:“我是谁？”光的干涉衍射电磁论黑体辐射光电效应康普顿效应光的波动性光具有波粒二象性光的粒子性hνεhp粒子性粒子性波动性波动性光具有波粒二象性光同时具有波动性和粒子性光的波长越长，波动性越明显；光的波长越短，粒子性越明显。德布罗意（LouisVictorDucdeBroglie，1892—1987）“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，那么在实物的理论中，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。”光这种具有典型的波动性的物质能具有粒子性，实物粒子为什么不能同时具有波动性呢？科学狂想曲——我们也是波！德布罗意1923年发表了有关“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系．这种波叫德布罗意波（物质波）。法国物理学家，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。德布罗意原来的专业是历史，在其哥哥的影响下改学理论物理。这使得他比一般物理学家更容易打破经典物理观念的束缚。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中把光的波粒二象性推广到实物粒子，如电子，质子等。提出实物粒子也具有波动性．这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波。它的直觉来自对称和类比思想1929年，拥有法国公爵和德国王子头衔的德布罗意成为第一个凭借博士论文（提出的物质波的假设）获得诺贝尔物理学奖（1929年）的人。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”。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=hvhpmvλ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。电子的动能Ek=100eV，m=9.0×10-31kg,求它的德布罗意波长。kgm/s104.5224kmEmvpphmυh=1.23×10-10m实物粒子的物质波波长特别小，必须有相应大小的孔或障碍物才能观察到明显的衍射现象。德国物理学家劳厄因用X射线照在晶体上获得衍射图样而获得1914年诺贝尔物理学奖。运用类比思维，德布罗意在论文中提出，用加速过的电子流照射晶体作衍射实验的想法。戴维孙－革末实验1927年，Davisson和Germer成功进行了电子的衍射实验。（二人凭借该实验获得1937年诺贝尔物理学奖）1927年G.P.汤姆孙（J.J.汤姆孙之子）独立完成了电子衍射实验．与戴维孙、革末分享了1937年诺贝尔物理学奖．1960年，C.Jonson完成了电子双缝干涉实验。后来的实验证明中子和各种原子、分子等微观粒子也具有波动性。我们真的也是波！既然电子是波动，那么电子的波动方程是什么？薛定谔方程全世界一半的智慧一切宏观物体都有波动性质量m=0.01kg，速度v=300m/s的子弹的德布罗意波长为宏观物体更容易表现出粒子性，而极难被检测到波动性。