19--2物质波 测不准关系

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1、引言:半经典半量子的玻尔理论存在局限,看来是建立新理论的候了,但新理论的实验基础是什么呢?一、光的波粒二象性、德布罗意假设19世纪后半期，电磁理论成功地解释了光的干涉、衍射、偏振等现象，建立了光的波动图象爱因斯坦提出了光子的概念，建立了E=h的关系后，使人认识到光是具有波粒二象性的东西。到了20世纪初，热辐射、光电效应、康普顿效应，又不得不将光当作微粒来处理。§19—2物质波不准确关系波动性--它能在空间表现出干涉、衍射等波动现象，具有一定的波长、频率。粒子性--是指它具有集中的不可分割的性质。一颗光子就是

2、集中的不可分割的一颗，它具有能量（、）、动量、与质量。ZXY光子波动如此截然不同的图象却集中于一体，很难想象！---世界真奇妙德布罗意觉得自然界在很多方面是对称的，但整个世纪以来，人们对光的研究是否过多地注意到了它们的波动性；而对实物粒子（静止质量不为零的微观粒子及由它们组成的实物）的研究，又是否把粒子的图象想得过多而忽略了它们的波的图象呢！1922年他的这种思想进一步升华，经再三思考，DeBroglie假设：不仅辐射具有二象性，而且一切实物粒子也具有二象性。注意：这一假设建立了对实物粒子的一种新的图象，这种

3、图象既允许它表现微粒性，又允许它表现出波动性。这种波称为“物质波”或“德布罗意波”。1924年，DeBroglie在他的博士论文“量子论研究”中，大胆地提出了如下假设：二、德布罗意关系式德布罗意关系式是对光的波粒二象性的推广光的波粒二象性粒子性波动性（具有能量）（具有频率）（具有动量）（具有波长）h二者通过h来联系推广实物粒子也具有波粒二象性，设质量为m以匀速运动的粒子也具有频率，波长。推广实物粒子也具有波粒二象性，设质量为m以匀速运动的粒子也具有频率，波长。h粒子性波动性二者通过h来联系由：即：在非

4、相对论条件下（υ<

5、glie波波长为多大？解：依能量守恒定律电子波的波长：故德布罗意波长：代入h、e、m0值：或当U=100伏Å三、德布罗意波的实验验证1、戴维逊--革末实验与汤姆逊实验2、电子双缝实验3、量子围栏(QuantumCorral)中的驻波GNi单晶电流计1、戴维逊--革末实验与汤姆逊实验1923年ClntonDavisson发表了慢电子从铂片反射的角分布实验情况，他发现弹性反射电子束强度在某些角度出现了极大值。玻恩（Born）认为是一种干涉现象，可能与德布罗意波有关，这引起了戴维逊和革末（LesterGermer）

6、继续对慢电子在镍单晶表面散射进行研究。实验装置：UMBK发射电子阴级加速电极实验装置：a=0.215nmd=0.0908nm电流出现了周期性变化UGNi单晶电流计MBK发射电子阴级加速电极Ni单晶da实验结果：I实验解释：将电子看成波，其波长为德布罗意波长：既然是波，电流出现最大值时正好满足布喇格公式：即：GNi单晶电流计UBK发射电子阴级加速电极显然将电子看成微粒无法解释。实验表明电流最大值正好满足（10）式M1927年汤姆逊（G·P·Thomson）以600伏慢电子（=0.5Å）射向铝箔，也得到了像X射

7、线衍射一样的衍射，再次发现了电子的波动性。1937年戴维逊与GP汤姆逊共获当年诺贝尔奖尔后又发现了质子、中子的衍射2、电子双缝实验1961年琼森（ClausJönsson）将一束电子加速到0Kev，让其通过一缝宽为a=0.510-6m，间隔为d=2.010-6m的双缝,当电子撞击荧光屏时,发现了类似于双缝衍射.大量电子一次性行为电子双缝实验--一个电子多次重复性行为3、量子围栏(QuantumCorral)中的驻波1993年克罗米(M·F·Corrie)等人用扫描电子显微镜技术,把铜(111)表面上的铁原

8、子排列成半径为7.13nm的圆环性量子围栏,并观测量到了围栏内的同心圆柱状驻波,直接证实了物质波的存在.++++++++++++++++探针中子衍射显示的苯结构48个Fe原子形成“量子围栏”，围栏中的电子形成驻波.例1一质量m0=0.05Kg的子弹，υ=300m/s，求其物质波的波长。解：即4.410-24Å例2试求速度υ=5×106m/s的α粒子的物质波波长。例3设有m0=0.04Kg的子弹，υ