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德布羅意假設(shè)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 德布羅意關(guān)于物質(zhì)波的假設(shè)在微觀粒子的衍射實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證.其中最有代表性的是電子散射實(shí)驗(yàn).透射實(shí)驗(yàn)和雙縫干涉實(shí)驗(yàn).這些實(shí)驗(yàn)有力地證明了德布羅意物質(zhì)波假說(shuō)的正確性. 實(shí)物粒子的衍射效應(yīng)在近代科技中有廣泛的應(yīng)用.例如中子衍射技術(shù).已成為研究固體微觀結(jié)構(gòu)的最有效的手段之一. 光學(xué)儀器的分辨率與波長(zhǎng)成正比.而電子的德布羅意波長(zhǎng)比光波長(zhǎng)短很多.例如在10萬(wàn)伏的加速電壓下.電子的波長(zhǎng)只有0.004 m.比可見(jiàn)光短10萬(wàn)倍左右.因而利用電子波代替光波制成電子顯微鏡就可以有極高的分辨本領(lǐng).現(xiàn)代的電子顯微鏡不僅可以直接看到如蛋白質(zhì)一類的大分子.而且能分辨單個(gè)原子的尺寸.為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了有力的工具. (1) 電子散射實(shí)驗(yàn) 電子散射實(shí)驗(yàn)的典型代表是戴維孫-革末實(shí)驗(yàn).1927年戴維孫和革末用電子束垂直投射到鎳單晶.電子束被散射.電子經(jīng)晶格散射后在某一特定方向衍射極大.這一結(jié)果與X射線散射相似.其強(qiáng)度分布可用德布羅意關(guān)系和衍射理論給以解釋.從而驗(yàn)證了物質(zhì)波的存在. 衍射加強(qiáng)時(shí)的電子德布羅意波長(zhǎng)應(yīng)滿足布拉格公式 式中是入射電子束對(duì)晶面的掠射角.d是晶面間距.晶面間距d與鎳原子的間隔l的關(guān)系是,考慮第一級(jí)衍射極大.有 由圖知電子相對(duì)于入射方向的散射角與掠射角之間有關(guān)系.因此上式可寫(xiě)成 當(dāng)加速電壓U=54伏.加速電子的能量: 電子的德布羅意波長(zhǎng): 鎳的原子間隔是21.5nm.由此求出衍射第一極大的散射角度: 實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的值.是理論值比實(shí)驗(yàn)值稍大的原因是電子受正離子的吸引.在晶體中的波長(zhǎng)比在真空中稍小.經(jīng)修正后.理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全符合. (2) 電子透射實(shí)驗(yàn) 電子穿過(guò)晶體薄片后產(chǎn)生的衍射.與X射線通過(guò)晶體的衍射極其類似.湯姆遜實(shí)驗(yàn)證明了電子在穿過(guò)金屬片后也象X射線一樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象.下圖是電子射線通過(guò)多晶時(shí)的衍射圖樣. 戴維遜和湯姆遜因驗(yàn)證電子的波動(dòng)性分享1937年的物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)金. (3) 電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 1960年.約恩孫直接做了電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn).從屏上攝得了類似楊氏雙縫干涉圖樣的照片.干涉圖樣如下圖所示. 在電子波動(dòng)性獲得證實(shí)以后.在其它一些實(shí)驗(yàn)中也觀察到中性粒子如分子.原子和中子等微觀粒子.也具有波動(dòng)性.1988年蔡林格等做了中子的雙縫實(shí)驗(yàn).德布羅意公式也同樣正確.德布羅意公式成了波粒二象性的統(tǒng)一性的基本公式.德布羅意由于發(fā)現(xiàn)電子的波動(dòng)性.榮獲1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng). [例1]求波長(zhǎng)都等于0.2nm的光子與電子的總能量和動(dòng)量 [例2]電子通過(guò)單縫的實(shí)驗(yàn)中.加速電壓.垂直穿過(guò)的單縫.求: ① 加速后的速率, ② 電子相應(yīng)的波長(zhǎng), ③ 中央明紋的半角寬度 解:① ② ③ 第四講 測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

1924年,德布羅意提出物質(zhì)波假設(shè),1927年該假設(shè)由英美兩國(guó)物理學(xué)家的實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。1989年,日本物理學(xué)家得到電子的雙縫干涉圖象。對(duì)于電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō),下列說(shuō)法正確的是()
A、若縮小雙縫間距,電子速度保持不變,則相鄰干涉條紋的間距變窄
B、若縮小雙縫間距,電子速度保持不變,則相鄰干涉條紋的間距變寬
C、若雙縫間距不變,電子的速度增加,則干涉條紋的間距變窄
D、若雙縫間距不變,電子的速度增加,則干涉條紋的間距變寬

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下列說(shuō)法正確的是(    )

A.盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn),否定了湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)

B.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論指出:變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)

C.受愛(ài)因斯坦量子論的啟發(fā),普朗克在對(duì)光電效應(yīng)的研究中,提出了光子說(shuō)

D.光的干涉、衍射現(xiàn)象證明了光是一種波,但德布羅意的“物質(zhì)波”假設(shè)否定了光是一種波

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下列說(shuō)法正確的是( 。
A、盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn),否定了湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)B、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論指出:變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C、受愛(ài)因斯坦量子論的啟發(fā),普朗克在對(duì)光電效應(yīng)的研究中,提出了光子說(shuō)D、光的干涉、衍射現(xiàn)象證明了光是一種波,但德布羅意的“物質(zhì)波”假設(shè)否定了光是一種波

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(1)下列科學(xué)家提出的原子物理理論,其中錯(cuò)誤的是________

A.普朗克假設(shè):振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍

B.德布羅意提出:實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,其動(dòng)量P、波長(zhǎng)λ,滿足λ=

C.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象,揭示了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

D.波爾的定態(tài)理論和躍遷理論,很好地解釋了所有原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

(2)美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)測(cè)量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率v,算出普朗克常量h,并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較,以驗(yàn)證愛(ài)因斯坦方程的正確性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種方法得出的普朗克常量h在誤差允許的范圍內(nèi)是一致的.下圖是某次試驗(yàn)中得到的兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率v關(guān)系圖象,圖中直線的斜率為k.若光電子的電荷量為e,根據(jù)圖象可知:普朗克常量h=________,兩種金屬的逸出功關(guān)系為W________W(選填“>”、“=”或“<”).

(3)盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核,產(chǎn)生了氧的一種同位素和一個(gè)質(zhì)子.其核反應(yīng)程為N+He→O+H.在些反應(yīng)室內(nèi)有“α粒子、氮原子核、質(zhì)子、氧的同位素”共存,它們間常發(fā)生碰撞.設(shè)有速度為v的氮核與靜止的質(zhì)子發(fā)生彈性正碰,求碰撞后兩個(gè)粒子的速度.已知氮核的質(zhì)量mN質(zhì)子的質(zhì)量mH(只要求寫(xiě)出方程或方程組即可,不要求解方程).

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下列說(shuō)法中正確的是( 。
A、愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)現(xiàn)象并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象B、德布羅意提出實(shí)物粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)也具有波動(dòng)性,光電效應(yīng)證明了這一假設(shè)C、玻爾的定態(tài)理論和躍遷理論,很好地解釋了所有原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律D、放射性元素發(fā)生正電子衰變時(shí),產(chǎn)生的新核質(zhì)量數(shù)不變,核電荷數(shù)減少1

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