15.5 微观粒子的波粒二象性微观粒子的波粒二象性 不确定关系不确定关系一、微观粒子的波粒二象性一、微观粒子的波粒二象性1. 1. 德布罗意假设德布罗意假设那么实物粒子也应具有波动性。那么实物粒子也应具有波动性。L.V. de Broglie （法，法，1892-1986）从自然界的从自然界的对称性对称性出发出发, ,认为认为: :既然光既然光( (波波) )具有粒子性，具有粒子性，1924.11.29.德布洛意把德布洛意把题为题为“量子理论的研究量子理论的研究”的博士论文提交巴黎大学。的博士论文提交巴黎大学。与粒子相联系的波称为与粒子相联系的波称为物质波，物质波，或或德布罗意波。德布罗意波。一个能量为一个能量为E,动量为动量为 P 的的实物粒子同时具有实物粒子同时具有波动性波动性, , 且且: : 德布罗意波长。德布罗意波长。 他还用物质波的概念成功地解释了玻尔提出的他还用物质波的概念成功地解释了玻尔提出的 轨道量子化条件轨道量子化条件： （n=1,2,）？驻波：驻波：r r 朗之万把德布洛意的文章寄给爱因斯坦，朗之万把德布洛意的文章寄给爱因斯坦，爱因斯坦说爱因斯坦说：“揭开了自然界巨大帷幕的一角揭开了自然界巨大帷幕的一角”“瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢”若若 U=100伏伏 =1.225()经爱因斯坦的推荐，物质波理论受到了关注。经爱因斯坦的推荐，物质波理论受到了关注。答辩会上有人问答辩会上有人问:“这种波怎样用实验耒证实呢？这种波怎样用实验耒证实呢？”估算电子的波长估算电子的波长:设电子动能由设电子动能由U伏电压加速产生伏电压加速产生 X射线波段射线波段德布洛意答：德布洛意答：“用电子在晶体上的衍射实验可以做到。用电子在晶体上的衍射实验可以做到。”二二. .实验验证实验验证电子衍射实验电子衍射实验(1)戴维逊戴维逊革末实验（革末实验（19271927年）年） 真空真空电子枪电子枪掠射角掠射角I IN Ni i单晶单晶U U实验装置示意图实验装置示意图假如电子具有波动性假如电子具有波动性，应满足应满足布喇格公式布喇格公式 电子经加速电势差为电子经加速电势差为U U的电场加速后，的电场加速后，动量：动量：速度：速度：相应的德布罗意波长：相应的德布罗意波长：动能：动能：C，2C,3C, ,此时电表中应出现此时电表中应出现最大的电流最大的电流即即C CC CC CC CI I实验结果实验结果: :C（2 2）G.P.汤姆逊（汤姆逊（19271927年）年） 电子通过金属多晶薄膜的衍射实验电子通过金属多晶薄膜的衍射实验. .1929年年 德布洛意获诺贝尔物理奖。德布洛意获诺贝尔物理奖。1937年年 戴维逊戴维逊 与与 G.P.汤姆逊获诺贝尔物理奖。汤姆逊获诺贝尔物理奖。 此后，又有人作了此后，又有人作了电子的单缝、双缝、三缝电子的单缝、双缝、三缝 和四缝衍射实验。和四缝衍射实验。三三. .一切实物粒子都有波动性一切实物粒子都有波动性 后来实验又验证了：质子、中子和原子、后来实验又验证了：质子、中子和原子、 分子等实物粒子都具有波动性，并都满足分子等实物粒子都具有波动性，并都满足 德布洛意关系。德布洛意关系。一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？