1.2.2实物粒子的波粒二象性1.德布罗意假设(DeBroglie'sHypothesis)过去光学理论的缺陷只是考虑光的波动性，忽视了光的粒子性，现在在关于实物粒子的理论上，是否会产生相反的错误，即只重视粒子性，忽视波动性呢？“这些问题的考虑，使我在1923年就坚信，如果我们要想建立一个能同时解释光的性质和物质性质的单一理论，那么在物质的理论中，尤如在辐射的理论中一样，必须同时考虑波和粒子。”DeBr0glie在1923年9-10月一连写了3篇短文，并于1924年向巴黎大学理学院提交了题为《量子理论的研究》（Recherches surlaTheoriedesQuanta)的博士论文。在这些论文中，他提出了所有的物质粒子都具有波粒二象性这个具有深远意义的假设
1．德布罗意假设(De Broglie’s Hypothesis) 过去光学理论的缺陷只是考虑光的波动性，忽视了光的粒子性，现在在关于 实物粒子的理论上，是否会产生相反的错误，即只重视粒子性，忽视波动性呢？ “这些问题的考虑，使我在1923年就坚信，如果我们要想建立一个能同时解 释光的性质和物质性质的单一理论，那么在物质的理论中，尤如在辐射的理论中 一样，必须同时考虑波和粒子。 ” De Broglie在1923年9-10月一连写了3篇短文，并于1924年向巴黎大学理学院 提交了题为《量子理论的研究》(Recherches sur la Théorie des Quanta)的博士论文。在 这些论文中，他提出了所有的物质粒子都具有波粒二象性这个具有深远意义的假 设 1.2.2 实物粒子的波粒二象性
deBroglie假设：具有确定动量p和确定能量E的自由粒子，相当于频率为和波长为入的平面波（物质波），二者之间的关系如同光子与光波的关系一样：E=hyP= h/aPrince Louis-Victor PierredeBroglie关系式Raymond de Broglie(1892-1987)数学形式上与Einstein关系式一样，但这是一个全新的假设，因为它可以应用到所有的实物微粒中DeBroglie出生在法国一个显赫的贵族家庭，中学毕业后进入巴黎大学攻读历史。18岁大学毕业(1910)，在哥哥影响下对物理发生兴趣。一战后师从朗之万(PaulLangevin），其博士论文中想象之大胆，使Langevin也认为想象过分，“这个博士生的想法近似荒诞，但是其中物理思想展现的很是完美动人。”论文副本寄给Einstein，Einstein看出deBroglie的理论揭示了光子和物质粒子之间的对称性，立即意识到该思想的深远意义，他热情地复信给Langevin，称赞deBroglie“已揭开了巨大惟幕的一角”。1929年凭此论文获得Nobel奖
De Broglie出生在法国一个显赫的贵族家庭，中学毕业后进入巴黎大学攻读历史。18岁大学毕业(1910)， 在哥哥影响下对物理发生兴趣。一战后师从朗之万(Paul Langevin) ，其博士论文中想象之大胆，使Langevin 也认为想象过分， “这个博士生的想法近似荒诞，但是其中物理思想展现的很是完美动人。” 论文副本寄给 Einstein，Einstein看出de Broglie的理论揭示了光子和物质粒子之间的对称性，立即意识到该思想的深远意义， 他热情地复信给Langevin ，称赞de Broglie“已揭开了巨大帷幕的一角”。 1929年凭此论文获得Nobel奖 Prince Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie (1892-1987) de Broglie假设： 具有确定动量p和确定能量E的自由粒子，相当于 频率为v和波长为λ的平面波(物质波)，二者之间的关系 如同光子与光波的关系一样： E = hv P = h/ de Broglie关系式 数学形式上与Einstein关系式一样，但这是一个全新的假设，因为 它可以应用到所有的实物微粒中
例：子弹的质量为0.01kg，运动速度为1000m/s，电子质量为9.11x10-3kg运动速度为5x10°m/s，分别求子弹和电子的deBroglie波长对宏观粒子子弹：A=h/mv=6.626x10-35m对微观粒子电子：A=0.145 nm =1.45 A普通光学光栅的宽度为10-4cm即10+A：晶体光栅A数量级1924年11月29日，deBroglie博士论文答辩会上，答辩委员会主任Perrin提问“怎么样才能在实验上观测到你所推测的电子波？”deBroglie回答：“在电子通过一个小孔时可能会出现衍射现象
例：子弹的质量为0.01kg，运动速度为1000m/s，电子质量为9.1110−31kg， 运动速度为5106m/s，分别求子弹和电子的de Broglie波长 普通光学光栅的宽度为10−4cm即104Å; 晶体光栅 Å数量级 1924年11月29日，de Broglie博士论文答辩会上，答辩委员会主任Perrin提问“怎么样才能在实验 上观测到你所推测的电子波？” de Broglie回答：“在电子通过一个小孔时可能会出现衍射现象.” 对宏观粒子子弹： = h/mv = 6.62610-35 m 对微观粒子电子： = 0.145 nm = 1.45 Å
2.电子衍射实验一deBroglie假设的实验验证口1925年，Davisson和Germer第一次观察到了电子在单晶表面的衍射(Ni氧化，单晶），1927年他们又精确地电子枪电子探测器进行了这个实验，实验发现，衍射数据证实电子具有波动性，并且从实验求出电子的物质波波长与从deBroglie关系式中计算出的波长一致。1927年Thomson使用快电子通过金属箔得到电子衍射图，计算结果也与从deBroglie关系式中计算出的波长一致。ClintonJosephDavisson(1881-1958)&LesterHalbertGermer(1896-1971)加磁场衍射条纹偏移，证明是电子衍射的结果，而不镍晶体是X射线造成的衍射胶片金属箔电子枪Davisson和Thomson+01937年Nobel物理奖GeorgePagetThomson(1892-1975)
2. 电子衍射实验—de Broglie假设的实验验证 Clinton Joseph Davisson(1881-1958) & Lester Halbert Germer (1896-1971) 电子枪 电子探测器 镍晶体 1925年，Davisson和Germer第一次观察到了电子在 单晶表面的衍射(Ni 氧化，单晶)，1927年他们又精确地 进行了这个实验，实验发现，衍射数据证实电子具有波 动性，并且从实验求出电子的物质波波长与从de Broglie 关系式中计算出的波长一致。 1927年Thomson使用快电子通过金属箔得到电子衍射图， 计算结果也与从de Broglie关系式中计算出的波长一致。 加磁场衍射条纹偏移，证明是电子衍射的结果，而不 是X射线造成的衍射 Davisson和Thomson 1937年Nobel物理奖 George Paget Thomson(1892-1975) 电子枪 金属箔 胶片 N S
3.deBroglie波的概率解释1926年Born提出实物粒子波的概率解释(TheBorninterpretation)实物微粒在空间不同区域出现的概率呈波动性分布波函数所描写的是处于相同条件下的大量粒子的一次行为或者是一个粒子的多次重复行为，微观粒子的波动性是与其统计性密切联系着的，而波函数所表示的就是概率波，与电磁波，机械波等有根本区别化学中，电子在原子分子中各点的概率密度分布称电子云，电子云是电子概率密度的空间分布1954年Nobel物理奖MaxBorn(1882-1970)
3. de Broglie波的概率解释 1926年Born提出实物粒子波的概率解释(The Born interpretation) 实物微粒在空间不同区域出现的概率呈波动性分布 波函数所描写的是处于相同条件下的大量粒子的一次行为或者是一个粒 子的多次重复行为，微观粒子的波动性是与其统计性密切联系着的，而波函 数所表示的就是概率波，与电磁波，机械波等有根本区别 化学中，电子在原子分子中各点的概率密度分布称电子云，电子云是电 子概率密度的空间分布 1954年Nobel物理奖 Max Born(1882-1970)