物质波假设及其实验验证

null同学们好！同学们好！null第16章 量子力学的基本原理null结构框图学时： 6null§16.1 物质波假设及其实验验证一.德布罗意物质波假设1.自然界是对称统一的，光与实物粒子应该有 共同的本性。无法用经典语言准确建立光的模型null光：既不是经典波，又不是经典粒子, 用量子理论描述 —— 光子null在1924年的博士论文《量子理论研究》中，提出物质波概念，并获得1929年诺贝尔物理奖。 整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的研究来，是过于忽视了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢? 是不是我们关于粒子图象想得太多，而过分地忽略了波的图象呢? —— 德布罗意（L.V.de Broglie)null对称性：实物粒子 与 光 类比nullnull设光子与电子的德布罗意波长均为，试比较其动量和能量大小是否相同。null思考：与 c 是自然界的极限速率不矛盾null2) 物质波数量级概念宏观物质均太小，难以觉察其波动特性。nullnullnull二、电子衍射实验1925年 偶然事件后实验曲线反常出现若干峰值， 当时未和衍射联系起来。 nullnull与德布罗意物质波假设相符用X光衍射理论 （ 布喇格公式）null（二） 汤姆孙实验用电子束直接穿过厚10-8m的单/多晶膜，得到电子衍射照片null（三） 其它实验*中性微观粒子，具有波粒二象性1929年 斯特恩氢分子衍射null微观粒子的波粒二象性是得到实验证实的科学结论1.波由粒子组成，波动性是粒子相互作用的次级效应实验否定:电子一个个通过单缝，长时间积累也出现衍射效应null2. 粒子由波组成，是不同频率的波叠加而成的“波包”null山重水复疑无路，柳暗花明又一村。 一种崭新的观念和优美的数学方法 悄然而生null 光强分布 —— 光子落点概率分布, “光子波”—— 概率波null类比：与实物粒子相联系的物质波——概率波物质波的强度分布反映实物粒子出现在空间各处的概率null4. 微观粒子不同于经典粒子，也不同于经典波null 微观粒子的运动具有不确定性，只能用物质波的强度作概率性描述，不遵从经典力学方程。借用经典物理量来描述微观客体时，必须对经典物理量的相互关系和结合方式加以限制。其定量达 ——海森堡不确定关系。人们还在继续探索物质波的本质，但无论其物理实质 是什么，物质波的强度代表着微观粒子在空间的概率 分布已经是没有疑问的了。