4.5粒子的波動性和量子力學(xué)的建立學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解粒子的波動性2、理解物質(zhì)波的概念，知道物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3、了解量子力學(xué)的建立和量子力學(xué)的應(yīng)用思考與討論：新課引入

通過對雙縫干涉、光電效應(yīng)等一系列問題的研究，人們終于認(rèn)識到光既有粒子性，又有波動性。我們已經(jīng)認(rèn)識到如電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子是具有粒子性的，那么，實(shí)物粒子是否也會同時具有波動性呢？他提出假設(shè):實(shí)物粒子也具有波動性，即每一個運(yùn)動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系。粒子的能量ε和動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率v和波長λ之間，遵從如下關(guān)系：

1924年，德布羅意在對光的波粒二象性、玻爾氫原子理論以及相對論的深入研究的基礎(chǔ)上，把波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，如電子、質(zhì)子等。

這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波叫做德布羅意波，也叫物質(zhì)波。其波長

稱為德布羅意波長。德布羅意，法國物理學(xué)家，1929年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，波動力學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠基人之一。一、粒子的波動性粒子性波動性普朗克常量h架起了粒子性與波動性之間的橋梁。

后來，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性，并都滿足德布羅意關(guān)系。一切實(shí)物粒子都有波動性實(shí)物粒子具有波粒二象性一、粒子的波動性例1：一質(zhì)量為m=1×10-2kg，速度υ=3.0102m/s飛行的子彈，對應(yīng)的德布羅意波長為：例2：電子m=9.110-31kg，由靜止經(jīng)100V電壓加速，對應(yīng)的德布羅意波長為：太小，無法觀測到波動性可能觀察到電子的波動性新課講授宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們并不認(rèn)為它有波動性．作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為10－10m數(shù)量級，找與之相匹配的障礙物也非易事．二.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的思路：

光的干涉和衍射現(xiàn)象是光具有波動性的有力證據(jù)。因此，如果電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子也真具有波動性，那么它們就應(yīng)該像光波那樣也能發(fā)生干涉和衍射。德布羅意曾預(yù)言：電子通過一個小孔或晶體時會形成衍射條紋。二、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1.電子衍射實(shí)驗(yàn)：1927年戴維孫和G.P.湯姆孫分別用單晶和多晶晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn)，得到了類似圖4.5-1的衍射圖樣，從而證實(shí)了電子的波動性。3.德布羅意提出物質(zhì)波的觀念被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，表明電子、質(zhì)子、原子等粒子不但具有粒子的性質(zhì)，而且具有波動的性質(zhì)。換句話說，它們和光一樣，也具有波粒二象性。2.電子德布羅意波的干涉現(xiàn)象。新課講授類似的實(shí)驗(yàn)：

1927年，湯姆遜電子衍射實(shí)驗(yàn)

1960年，電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)后來的實(shí)驗(yàn)證明原子、分子、中子等微觀粒子也具有波動性。

德布羅意公式成為揭示微觀粒子波粒二象性的統(tǒng)一性的基本公式.3、一切實(shí)物粒子都有波動性

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性，并都滿足德布洛意關(guān)系。 由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運(yùn)動著的物體上去，得出物質(zhì)波（德布羅意波）的概念：任何一個運(yùn)動著的物體都有一種波與它對應(yīng)，該波的波長

X射線衍射電子衍射1927年，G.P.湯姆孫令一電子束通過薄鋁箔，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。三、量子力學(xué)的建立1.經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的現(xiàn)象：黑體輻射、光電效應(yīng)、氫原子光譜等。新課講授三、量子力學(xué)的建立新課講授ε=hνEK=hv-w0hv=En-Em2.普朗克常量都扮演了關(guān)鍵性的角色。三、量子力學(xué)的建立3.量子力學(xué)理論的建立新課講授海森堡玻恩薛定諤狄拉克泡利1925年，德國物理家海森堡和玻恩等人建立了矩陣力學(xué)。

1926年，奧地利物理學(xué)家薛定諤提出了物質(zhì)波滿足的方程——薛定諤方程。

隨后數(shù)年，在以玻恩、海森堡、薛定諤以及英國的狄拉克和奧地利的泡利為代表的眾多物理學(xué)家的共同努力下，描述微觀世界行為的理論被逐步完善并最終完整地建立起來，它被稱為量子力學(xué)量子力學(xué):描述微觀世界的理論。四、量子力學(xué)的應(yīng)用1.量子力學(xué)推動了核物理和粒子物理的發(fā)展中國第四代核反應(yīng)堆新課講授四、量子力學(xué)的應(yīng)用2.量子力學(xué)推動了原子、分子物理和光學(xué)的發(fā)展