1、大学物理学电子教案量子物理（ 3）19-6 德布罗意波实物粒子的二象性19-7 不确定关系复 习 康普顿效应 氢原子的玻尔理论 氢原子光谱的规律性 卢瑟福的原子有核模型 氢 原子的玻尔理论 弗兰克 -赫兹实验 实验装置 实验结果 解释19 6 德布罗意波 实物粒子的二象性德布罗意 (Louis Victor due de Broglie, 1892-1960) 德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。 1924年，在博士论文 关于量子理论的研究 中提出德布罗意波 ,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想
2、法。爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为 “揭开一幅大幕的一角 ”。法国物理学家， 1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。一、德布罗意假设一个质量为 m的实物粒子以速率 v 运动时，即具有以能量 E和动量 P所描述的粒子性，也具有以频率 n和波长 l所描述的波动性 。这种波称为德布罗意波，也叫物质波。德布罗意公式如速度 v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为 m=10-2Kg， 对应的德布罗意波长为：如电子 m=9.110-31Kg，速度 v=5.0107m/s, 对应的德布罗意波长为：太小测不到！ X射线 波段电子驻波例题 1：从德布 罗意波
3、导出氢原子波尔理论中的角动量量子化条件。德布 罗意把原子定态与驻波联系起来，即把能量量子化与有限空间驻波的波长和频率联系起来。如电子绕原子一周，驻波应衔接，所以圆周长应等于波长的整数倍。再根据德布 罗意关系得出角动量量子化条件二、 德布 罗意波 的实验验证1、戴维逊 -革末实验GMK戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。 1937年他们与 G. P.汤姆孙 一起获得Nobel物理学奖。实验装置：电子从灯丝 K飞出，经电势差为 U的加速电场，通过狭缝后成为很细的电子束，投射到晶体 M上，散射后进入电子探测
4、器，由电流计 G测量出电流。实验现象：实验发现，单调地增加加速电压，电子探测器的电流并不是单调地增加的，而是出现明显的选择性。例如，只有在加速电压 U=54V,且=50 0时，探测器中的电流才有极大值。/2 /2实验解释：当加速电压 U=54V，加速电子的能量eU=mv2/2，电子的德布罗意波长为54 U(V)IOX射线实验测得镍单晶的晶格常数 d=0.215nm实验结果：理论值 (=50 0)与实验结果 (=51 0)相差很小，表明电子电子确实具有波动性，德布罗意关于实物具有波动性的假设是正确的。2、汤姆逊实验1927年，汤姆逊在实验中，让电子束通过薄金属笛后射到照相底线上，结果发现，与 X射线通过金箔时一样，也产生了清晰的电子衍射图样。1993年， Crommie等人用扫描隧道显微镜技术，把蒸发到铜（ 111）表面上的铁原子排列成半径为 7.13nm的圆环形量子围栏，用实验观测到了在围栏内形成的同心圆状的驻波 (“量子围栏 ”)，直观地证实了电子的波动性。3、电子通过狭缝的衍射实验：1961年，约恩孙 (Jonsson)制成长为 50mm，宽为 0.3mm ，缝间距为 1.0mm的多缝。用 50V的加速电压加速电子，使电子束分别通过单缝、双缝等，均得到衍射图样。
