科普課件_德布羅格里假說

De Broglie假說提出,所有物質(zhì)都表現(xiàn)出類似波浪的特性,并將觀察到的物質(zhì)波長與其動量聯(lián)系起來。在Albert Einstein'光子理論被接受之后,問題變成了這是否僅適用于光或材料物體是否也表現(xiàn)出波浪狀行為。這是De Broglie假設(shè)是如何發(fā)展的。

De Broglie's論文

法國物理學(xué)家路易斯·德布羅格利(Louis de Broglie)在1923年(或1924年,取決于來源)博士論文中做出了大膽的斷言??紤]到愛因斯坦和#39;波長λ與動量p的關(guān)系,de Broglie提出這種關(guān)系將決定任何物質(zhì)的波長,關(guān)系如下:

lambda=h/p

回想一下h是普朗克's常數(shù)

該波長稱為de Broglie波長。他在能量方程上選擇動量方程的原因是,無論如何,E應(yīng)該是總能量,動能還是總相對論能量尚不清楚。對于光子來說,它們都是一樣的,但事實并非如此。

然而,假設(shè)動量關(guān)系,可以使用動能E推導(dǎo)出頻率f的類似de Broglie關(guān)系:

f=E/h

替代配方

De Broglie's關(guān)系有時用Dirac's常數(shù)表示,h-bar=h/(2pi),角頻率w和波數(shù)k

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p=h-bar*kE

=h科普課件-bar*w

實驗確認

1927年,貝爾實驗室的物理學(xué)家克林頓·戴維森(Clinton Davisson)和萊斯特·杰默(Lester Germer)在那里進行了一次實驗d結(jié)晶鎳靶上的電子。所得的衍射圖與de Broglie波長的預(yù)測相符。De Broglie因其理論獲得1929年諾貝爾獎(這是第一次獲得博士學(xué)位論文),Davisson/Germer于1937年共同贏得了電子衍射的實驗發(fā)現(xiàn)(從而證明了De Broglie');s假設(shè))。

進一步的實驗使de Broglie'假設(shè)成立,包括雙狹縫實驗的量子變體。1999年的衍射實驗證實了與巴克斯球一樣大的分子行為的de Broglie波長,巴克斯球是由60個或更多個碳原子組成的復(fù)雜分子。

de Broglie Hypothesis

的意義

de Broglie假說表明,波浪粒子的二重性不僅僅是光的異常行為,而是輻射和物質(zhì)所表現(xiàn)出的基本原理。因此,只要適當(dāng)?shù)貞?yīng)用de Broglie波長,就可以使用波方程來描述材料行為。這對量子力學(xué)的發(fā)展至關(guān)重要。它現(xiàn)在是原子結(jié)構(gòu)和粒子物理理論的組成部分。

宏觀對象和波長

盡管de Broglie's假設(shè)可以預(yù)測任何大小的波長,但它何時有用存在實際限制。投手投擲的棒球的去布羅格波長小于質(zhì)子直徑約20個數(shù)量級。宏觀物體的波浪方面如此之小,以至于在任何有用的意義上都無法觀察到,盡管對繆斯很感興趣。

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