1、1，1，21.4德布羅伊假設(shè)電子衍射實(shí)驗(yàn)，光具有粒子性，具有波動(dòng)性。 光子能量和動(dòng)量：一、德布羅伊的物質(zhì)波假設(shè)，2，2，1924年，德布羅伊大膽地考慮，波粒二象性并非光特有的，所有的實(shí)物粒子都具有波粒二象性。 實(shí)物粒子：原子、電子、中子等靜止質(zhì)量非零的微觀粒子。粒子性：主要指具有集中、不可分割的特性。 波動(dòng)性：能夠在空間上表現(xiàn)干擾作用、衍射等波動(dòng)現(xiàn)象，具有一定的波長(zhǎng)、頻率。 實(shí)物粒子的波稱為德布羅伊波或物質(zhì)波，物質(zhì)波的波長(zhǎng)稱為德布羅伊波長(zhǎng)。3、德布羅意波長(zhǎng)為：考慮相對(duì)論效應(yīng)：c的情況下，如果不考慮相對(duì)論效應(yīng)：德布羅意公式、質(zhì)量為m、速度為自由粒子，同時(shí)其粒子性可以用能量e和動(dòng)量p描述，而其波動(dòng)

2、性可以用頻率和波長(zhǎng)描述。 關(guān)于這些個(gè)的關(guān)系，4、德布羅伊(Louis Victor due de Broglie，1892-1960 )、德布羅伊本來就學(xué)習(xí)歷史，然后改學(xué)了理論物理學(xué)。 他善于用歷史的觀點(diǎn)、相對(duì)的方法來分析問題。 法國(guó)物理學(xué)家，1929年在諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，波動(dòng)力學(xué)的奠基者，量子力學(xué)的奠基者之一。 1923年，他提議電子既有粒子性又有波動(dòng)性。 1924年正式公布所有物質(zhì)都具有波粒二象性。 提出了用電子在晶體上進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。 1927年被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了。 愛因斯坦感到德布羅伊物質(zhì)波思想的重大意義，稱贊“打開大幕一角”。 5，例如速度=5.0102m/s飛行的子彈頭，質(zhì)量為m

3、=10-2Kg，對(duì)應(yīng)的德布羅伊波長(zhǎng)為：電子m=9.110-31Kg，速度=5.0107m/s，x射線頻帶，不需要考慮宏命令物體的波動(dòng)性，只考慮其粒子性。 例如，靜止的電子被電場(chǎng)加速，加速電位差為u，速度為c。 求：達(dá)布羅伊波長(zhǎng)。 不考慮相對(duì)論效應(yīng)，為了觀察解：電子的波浪性，需要使用結(jié)晶進(jìn)行x射線那樣的衍射實(shí)驗(yàn)。 7、例如：試著校正動(dòng)能分別為100eV、1keV、1MeV、1GeV的電子的達(dá)布洛伊波長(zhǎng)。 電子靜能E0=m0c2=0.51MeV，解：相對(duì)論式：得到：代入德布羅意式，如果是：8，(1)ek=10000 (EK=1MeV時(shí)，(EK=1GeV時(shí)， 9，9，大衛(wèi)宋末電子衍射實(shí)驗(yàn)(1927年

4、)，二，有電子衍射實(shí)驗(yàn)，10，鎳晶體：電子波的波長(zhǎng)理論值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果：11，湯姆森和大衛(wèi)森證明電子有波動(dòng)性并分享1937年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 1929年，德布羅伊因電子波動(dòng)性而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 湯姆森、12和約恩在1961年成功進(jìn)行了電子束單縫衍射、雙縫干擾作用等實(shí)驗(yàn)。 光的楊氏雙縫干擾作用模式、電子雙縫干擾作用模式證明，除了電子以外，中子、質(zhì)子以及原子、分子等還具有波動(dòng)性，并且符合德布羅意公式。 所有的微觀粒子都有波動(dòng)性，13、電子顯微鏡是根據(jù)電子的波動(dòng)性設(shè)定修訂而制造的。 現(xiàn)已成為探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)、研究和開發(fā)新材料的重要科研工具。 由于電子波長(zhǎng)比可見光波長(zhǎng)小10-310-5位數(shù)，因此可大幅提

5、高電子顯微鏡的極限分辨率。 1932年，德意志盧斯卡成功研制出電子顯微鏡。14、3、德布羅伊波的統(tǒng)一解釋、古典粒子：未分割的整體、位置和運(yùn)動(dòng)軌道確定的古典波：某些實(shí)際物理量的空間分布周期性變化，波具有重日式榻榻米性。 二象性：要求將波和粒子對(duì)立的2個(gè)屬性統(tǒng)一為同一物體。1926年波恩提出“德布羅伊波是概率波”。 統(tǒng)一解釋：一個(gè)地方的德布羅伊波強(qiáng)度與該地方粒子相鄰出現(xiàn)的概率成正比。 (15，1 )關(guān)于光的衍射、光波、衍射圖案中最明亮的表兄弟，從波動(dòng)的觀點(diǎn)來看，此處的光強(qiáng)度最大，或者從光振動(dòng)的振幅平方最大的粒子的觀點(diǎn)來看，某處的光的強(qiáng)度大，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)此處的光子數(shù)多，即光子因此，衍射圖案最暗表兄

6、弟的過濾，光強(qiáng)度最小，光子到達(dá)那里的概率最小。 因此，光子出現(xiàn)在某處的概率與其中的光強(qiáng)度(光振動(dòng)的振幅平方)成比例。光的單縫衍射和電子的單縫衍射的比較：16，2 )從電子衍射、粒子的角度看，衍射圖形的出現(xiàn)，是電子不均勻地向照相底片各處形成，有些地方電子密集，有些地方電子稀疏，電子入射各處的概率不同， 在電子密集的地方，從概率高的波動(dòng)的觀點(diǎn)來看，表示電子密集的地方波的強(qiáng)度大，電子稀疏的地方波的強(qiáng)度小，所以電子在某處出現(xiàn)的概率反映了在那里的德布羅伊波的強(qiáng)度。 對(duì)于電子，對(duì)于其他粒子也同樣。 一般來說，在某個(gè)地方的德布羅伊波的強(qiáng)度與該地方出現(xiàn)粒子的概率成比例。 這就是德布羅伊波的統(tǒng)一解釋，17、德布

7、羅伊波和古典波的不同、古典波：某物理量(例如，位移、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度等)周期性地分布于空間的德布羅伊波：微波粒子的運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一記述，所謂其波動(dòng)性，是指微波粒子出現(xiàn)于空間的概率的大小因此，德布洛赫波是概率波。 一個(gè)電子出現(xiàn)在底片上的地方是完全不確定和隨機(jī)的，但是出現(xiàn)在各個(gè)地方的概率是一定的。 在物質(zhì)波強(qiáng)度大的表兄弟過程中，由于那里出現(xiàn)電子的概率高，所以那里心理投射的電子數(shù)量多。 在數(shù)學(xué)上，畫粒子的波用函數(shù)表示，這個(gè)函數(shù)叫做波函數(shù)。 在波函數(shù)空間中的某一點(diǎn)處的強(qiáng)度(振幅絕對(duì)值的平方)與在該點(diǎn)處找到粒子的概率成比例。18、一、導(dǎo)入、經(jīng)典力學(xué)：宏命令粒子的運(yùn)動(dòng)具有決定性的規(guī)律，原則上可以用確定的坐標(biāo)和

8、確定的運(yùn)動(dòng)量將宏命令物體的運(yùn)動(dòng)記述到云同步中。 微觀粒子：由于波動(dòng)性，粒子以一定的概率出現(xiàn)在空間，即粒子隨時(shí)沒有確定的位置。 二、電子單縫衍射，電子通過單縫位置的不確定量：21-6不確定關(guān)系，19，電子通過單縫后，電子到達(dá)屏幕上的不同點(diǎn)，具有x方向運(yùn)動(dòng)量Px，根據(jù)單縫衍射式，其一次衍射角如下1927年，德意志物理學(xué)家海森貝爾從量子力學(xué)中得出的位置與動(dòng)量不確定量的關(guān)系：21，為了推廣到三度空間，公式通常僅用于數(shù)量級(jí)的估計(jì)，所以它經(jīng)常被省略：說明：(1)不確定性關(guān)系說明，微觀粒子不能在云同步上具有確定位置的粒子位置的不確定量很小(2)不確定的關(guān)系不是由于量測(cè)儀器對(duì)粒子的干擾作用，而是由于微粒子的波粒二象性，也不是由于機(jī)器的誤差。 22、海森伯建立了沉積基質(zhì)數(shù)學(xué)描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的沉積基質(zhì)力學(xué)，1932年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。 不確定關(guān)系可以用于劃分經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)的邊界，在一個(gè)具體問題中，普朗特?cái)?shù)可視為小到可被忽略，不需要考慮物體的波粒二象性，可用經(jīng)典力學(xué)處理。23，例如以質(zhì)量10g的子彈頭，以500m/s的速度飛行，速度的不確定量為0. 1%，確定其子彈頭的位置時(shí)，有多少不確定量。 得到了子彈頭速度的不確定量為：子彈頭的運(yùn)動(dòng)量的不確定量為：由不確定關(guān)系得到了子彈頭位置的不確定量為：可知該不確定范圍小，用機(jī)器無法測(cè)定，對(duì)于宏命令物體來說，