高中物理選修3-5：17.3-粒子的波動(dòng)性-LI密立根光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)光學(xué)發(fā)展史1672牛頓微粒說(shuō)T/年惠更斯波動(dòng)說(shuō)1690麥克斯韋電磁說(shuō)18641905愛(ài)因斯坦光子說(shuō)波動(dòng)性粒子性1801托馬斯·楊雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1814菲涅耳衍射實(shí)驗(yàn)赫茲電磁波實(shí)驗(yàn)1888赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)19161922康普頓效應(yīng)粒子性波動(dòng)性具有能量具有頻率具有動(dòng)量h一.光的波粒二象性具有波長(zhǎng)光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性。

(h架起了粒子性與波動(dòng)性的橋梁)頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)，波動(dòng)性較明顯頻率高、波長(zhǎng)短，粒子性較明顯光具有波粒二象性課堂練習(xí)：1、光的_________和___________現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，__________現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性．我們無(wú)法只用其中一種觀點(diǎn)說(shuō)明光的一切行為，因而認(rèn)為光具有__________性．2、光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性。大量光子表現(xiàn)出的_________強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的________強(qiáng)；頻率高的光子表現(xiàn)出的_________強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的_________強(qiáng)．干涉衍射光電效應(yīng)波粒二象波動(dòng)性粒子性粒子性波動(dòng)性

德布羅意原來(lái)學(xué)習(xí)歷史，后改學(xué)理論物理。善于用歷史的觀點(diǎn)，用類(lèi)比方法分析問(wèn)題。

1924年，他在博士論文《關(guān)于量子理論的研究》中大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，如電子，質(zhì)子等。于是他提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性。這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱(chēng)為德布羅意波.1929年，德布羅意獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，德布羅意，波動(dòng)力學(xué)創(chuàng)始人，量子力學(xué)奠基人之一。二.粒子的波粒二象性

一個(gè)質(zhì)量為m的實(shí)物粒子以速率v運(yùn)動(dòng)時(shí),即具有以能量ε和動(dòng)量p所描述的粒子性，同時(shí)也具有以頻率v和波長(zhǎng)λ所描述的波動(dòng)性。與粒子相聯(lián)系的波稱(chēng)為物質(zhì)波或德布羅意波.

愛(ài)因斯坦─德布羅意關(guān)系式

─德布羅意波長(zhǎng)（deBrogliewavelength）二.粒子的波粒二象性一切實(shí)物粒子都有波動(dòng)性

后來(lái)，大量實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了：質(zhì)子、中子和原子、分子等實(shí)物微觀粒子都具有波動(dòng)性，并都滿(mǎn)足德布羅意關(guān)系。

一顆子彈、一個(gè)足球有沒(méi)有波動(dòng)性呢？例1：質(zhì)量m=0.01kg，速度v=300m/s的子彈的德布洛意波長(zhǎng)為結(jié)果表明，宏觀物體(如子彈)的波動(dòng)性根本測(cè)不出來(lái)。所以，宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性。例2：電子動(dòng)能Ek=100eV，質(zhì)量m=9.110-31Kg,求德布羅意波長(zhǎng)。解：電子動(dòng)能較小，速度較小，用非相對(duì)論公式求解：=1.23?

可見(jiàn)，微觀粒子的波動(dòng)性較顯著，如電子運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于X射線波段。

由于德布羅意博士論文獨(dú)創(chuàng)性，得到了答辯委員會(huì)的高度評(píng)價(jià)，但是人們總覺(jué)得他的想法過(guò)于玄妙，無(wú)法接受。于是，有人質(zhì)問(wèn)：有什么可以驗(yàn)證這一新的觀念？如果你是德布羅意，將如何驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)？三.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證0.1nm屏P多晶薄膜高壓柵極陰極1.電子衍射實(shí)驗(yàn)

1927年，戴維孫和湯姆孫進(jìn)行了電子衍射實(shí)驗(yàn)。電子束在穿過(guò)細(xì)晶體粉末或薄金屬片后，也象X射線一樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。電子衍射圖樣X(jué)射線衍射電子衍射1927年，G.P.湯姆孫令一電子束通過(guò)薄鋁箔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同X射線一樣，也能得到清晰的電子衍射圖樣。電子衍射實(shí)驗(yàn)多晶鋁箔

電子的單縫、雙縫、三縫和四縫衍射實(shí)驗(yàn)圖象G.P.湯姆孫（1927）約恩孫（1960）單縫衍射雙縫衍射三縫衍射四縫衍射氧化鋅晶體對(duì)電子的衍射鎢晶體薄片對(duì)電子的衍射電子在氧化鎂晶體半平面的直邊衍射晶體的電子衍射N(xiāo)aCl晶體的中子衍射

微觀粒子具有波粒二象性的理論得到了公認(rèn)。電子衍射、中子衍射、原子和分子束在晶體表面散射所產(chǎn)生的衍射實(shí)驗(yàn)都獲得了成功。2.電子雙縫實(shí)驗(yàn)1961年瓊森（ClausJ?nsson）將一束電子加速到50Kev，讓其通過(guò)一縫寬為a=0.510-6m，間隔為d=2.010-6m的雙縫，當(dāng)電子撞擊熒光屏?xí)r，發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似于雙縫衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果.大量電子一次性的行為電子顯