- Принцип корпускулярно-волнового дуализма

Презентация "Принцип корпускулярно-волнового дуализма" по физике – проект, доклад

Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Слайд 4
Слайд 5
Слайд 6
Слайд 7
Слайд 8
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Слайд 12
Слайд 13
Слайд 14
Слайд 15
Слайд 16
Слайд 17

Презентацию на тему "Принцип корпускулярно-волнового дуализма" можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Физика. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 17 слайд(ов).

Слайды презентации

Лекция № 3 Принцип корпускулярно-волнового дуализма Л. де Бройля и его экспериментальное подтверждение. Лекция для студентов ФНМ, 2013 год. Интерференция атомов He в двухщелевом эксперименте. Н.В.Никитин О.В.Фотина, П.Р.Шарапова
Слайд 1

Лекция № 3 Принцип корпускулярно-волнового дуализма Л. де Бройля и его экспериментальное подтверждение

Лекция для студентов ФНМ, 2013 год

Интерференция атомов He в двухщелевом эксперименте

Н.В.Никитин О.В.Фотина, П.Р.Шарапова

Корпускулярно – волновой дуализм для излучения. Частица света: фотон – в области видимого света (термин Гильберта Льюиса, 1926 г !!!) гамма-квант – в области жёсткого (высо- коэнергичного) рентгеновского диапазона. Вопрос: e- и p – частицы. Могут ли они в определённых условиях обладать волновыми сво
Слайд 2

Корпускулярно – волновой дуализм для излучения

Частица света: фотон – в области видимого света (термин Гильберта Льюиса, 1926 г !!!) гамма-квант – в области жёсткого (высо- коэнергичного) рентгеновского диапазона.

Вопрос: e- и p – частицы. Могут ли они в определённых условиях обладать волновыми свойствами?

В Лекции №1 было показано, что в одних экспериментах свет ведет себя как волна (интерференция, дифракция), а в других (спектр излучения абсолютно чёрного тела, фотоэффект, эффект Комптона и др.) – как частица с энергией и импульсом .

Фазовая и групповая скорости волн. Волна: – фазовая скорость. – размерность скорости. где λ – длина волны, T – период волны. Фазовая скорость , так как u – это не скорость передачи сигнала. Сигнал передаётся с квадратом амплитуды волнового пакета. Пусть: A(k) «пикует» при k=k0. Покажем, что пакет дв
Слайд 3

Фазовая и групповая скорости волн

Волна:

– фазовая скорость.

– размерность скорости

где λ – длина волны, T – период волны. Фазовая скорость , так как u – это не скорость передачи сигнала. Сигнал передаётся с квадратом амплитуды волнового пакета. Пусть:

A(k) «пикует» при k=k0

Покажем, что пакет движется с – групповой скоростью волны:

Тогда:

То есть сигнал действительно передаётся с групповой скоростью vg.

Принцип корпускулярно – волнового дуализма Луи де Бройля. Луи де Бройль распространил принцип корпускулярно – волнового дуализма на вещество (частицы, имеющие ненулевую массу покоя). Гипотеза де Бройля: «… быть может, каждое движущееся тело сопровождается волной, и что не возможно разделить движение
Слайд 4

Принцип корпускулярно – волнового дуализма Луи де Бройля

Луи де Бройль распространил принцип корпускулярно – волнового дуализма на вещество (частицы, имеющие ненулевую массу покоя). Гипотеза де Бройля: «… быть может, каждое движущееся тело сопровождается волной, и что не возможно разделить движение тела и распространение волны»

Louis-Victor-Pierre-Raymond, de Broglie (1892 — 1987)

L. de Broglie. Ondes et quanta // Comptes rendus de l'Académie des sciences. — 1923. — Vol. 177. — P. 507—510. Русский перевод: Л. де Бройль. Волны и кванты // УФН. — 1967. — Т. 93. — С. 178–180. Или Л. де Бройль, «Избранные научные труды», т.1, стр. 193-196, М. «Логос», 2010 Нобелевская премия по физике (1929) за открытие волновой природы материи

Математическая реализация гипотезы де Бройля. Необходимо непротиворечивым образом каждой частице сопоставить колебатель-ный процесс. Природа этого колебательного процесса остается без ответа. Используется релятивистский подход. Колебательный процесс в К': где u – фазовая скорость волны материи. Коле
Слайд 5

Математическая реализация гипотезы де Бройля

Необходимо непротиворечивым образом каждой частице сопоставить колебатель-ный процесс. Природа этого колебательного процесса остается без ответа. Используется релятивистский подход.

Колебательный процесс в К':

где u – фазовая скорость волны материи.

Колебательный процесс в К («волновая» точка зрения):

Но и - отвечают одному и тому же колебательному процессу:

Колебательный процесс в К («корпускулярная» точка зрения):

Математическая реализация гипотезы де Бройля: фазовая и групповая скорости. Эквивалентность колебательных процессов означает, что: Положим n=0. Кроме того, x=vt. Тогда фазовая скорость волн де Бройля есть: Групповая скорость: Таким образом: vg= v, то есть групповая скорость волн де Бройля в точности
Слайд 6

Математическая реализация гипотезы де Бройля: фазовая и групповая скорости.

Эквивалентность колебательных процессов означает, что:

Положим n=0. Кроме того, x=vt. Тогда фазовая скорость волн де Бройля есть:

Групповая скорость:

Таким образом: vg= v,

то есть групповая скорость волн де Бройля в точности равна скорости частицы, с которой эта волна ассоциирована! Триумф теории!!!

Длина волны де Бройля. Импульс релятивисткой частицы. Покажем, что с точки зрения волн де Бройля, его можно записать как. Действительно: Это ещё одна математическая формулировка проявления дуализма волна - частица. Длина волны де Бройля: Численные оценки: а) длина волны де Бройля теннисного мячика с
Слайд 7

Длина волны де Бройля

Импульс релятивисткой частицы

Покажем, что с точки зрения волн де Бройля, его можно записать как

Действительно:

Это ещё одна математическая формулировка проявления дуализма волна - частица

Длина волны де Бройля:

Численные оценки:

а) длина волны де Бройля теннисного мячика с m =50 г и v =10 m/c

размеров мячика => для макроскопических предметов волновые свойства не проявляются.

б) электрон, ускоренный до энергии Ee=100 эВ.

Т.к. mec2≈0,51 МэВ, то можно пользоваться нерелятивистскими формулами:

─ сравнима с длинной волны рентгеновского излучения.

Дифракция электронов. В 1927 г. Дэвиссон и Джеммер обнаружили дифракцию пучков электронов при отражении от кристалла никеля. Как было показано на предыдущем слайде, дебройлевская длина волны электронов с энергией ~ 100 эВ по порядку величины равна длине волны рентгеновского излучения. Поэтому дифрак
Слайд 8

Дифракция электронов

В 1927 г. Дэвиссон и Джеммер обнаружили дифракцию пучков электронов при отражении от кристалла никеля. Как было показано на предыдущем слайде, дебройлевская длина волны электронов с энергией ~ 100 эВ по порядку величины равна длине волны рентгеновского излучения. Поэтому дифракцию электронов можно наблюдать при рассеянии на кристаллах.

К — монокристалл никеля; А — источник электронов; В — приёмник электронов; θ — угол отклонения электронных пучков. Пучок электронов падает перпендикулярно отшлифованной плоскости кристалла S. При поворотах кристалла вокруг оси О гальванометр, присоединённый к приёмнику В, даёт периодически возникающие максимумы

Если ускорять электроны электрическим полем с напряжением V, то они приобретут кинетическую энергию Ee = |e|V, (е — заряд электрона), что после подстановки в формулу де Бройля даёт численное значение длины волны Здесь V выражено в В, а  — в нм (1нанометр = 10-7 см). При напряжениях V порядка 100В,
Слайд 9

Если ускорять электроны электрическим полем с напряжением V, то они приобретут кинетическую энергию Ee = |e|V, (е — заряд электрона), что после подстановки в формулу де Бройля даёт численное значение длины волны Здесь V выражено в В, а  — в нм (1нанометр = 10-7 см). При напряжениях V порядка 100В, которые использовались в этих опытах, получаются так называемые «медленные» электроны с  порядка 0,1 нм. Эта величина близка к межатомным расстояниям d в кристаллах, которые составляют десятые доли нм и менее. Поэтому получаем  ~ d, что дает условие, необходимое для возник-новения дифракции.

электрона:

Эксперимент Бибермана – Сушкина – Фабриканта по дифракции одиночных электронов {ДАН СССР т.66, №2, с.185 (1949г.)}. Вопрос: быть может волновые свойства микрочастиц связаны с тем, что в опытах участ-вуют пучки частиц (e-, p, γ и т.д.), а один e- или γ будут вести себя как “классический шарик”? Ответ
Слайд 10

Эксперимент Бибермана – Сушкина – Фабриканта по дифракции одиночных электронов {ДАН СССР т.66, №2, с.185 (1949г.)}

Вопрос: быть может волновые свойства микрочастиц связаны с тем, что в опытах участ-вуют пучки частиц (e-, p, γ и т.д.), а один e- или γ будут вести себя как “классический шарик”? Ответ: нет, это не так!

Скорость e-: Время пролета

Интенсивность пучка

Время между пролетом двух e-

Вероятность, что в приборе одновременно два e-

На фотопластинке наблюдалась дифракционная картина от ансамбля одиночных электронов

Эксперимент А.Тономуры по интерференции одиночных электронов (1989 г.). Для создания аналога двух щелей использовалась двой-ная электронная призма: электроны, ускоренные до 50 КэВ, проходили между двумя заземленными пластинами и отклонялись тонким проводом с положительным потенциа-лом, расположенным
Слайд 11

Эксперимент А.Тономуры по интерференции одиночных электронов (1989 г.)

Для создания аналога двух щелей использовалась двой-ная электронная призма: электроны, ускоренные до 50 КэВ, проходили между двумя заземленными пластинами и отклонялись тонким проводом с положительным потенциа-лом, расположенным между ними.

Детали эксперимента в работе: A.Tonomura et al., Am. J. Phys., Vol. 57, pp. 117-120 (1989).

Результат эксперимента А. Тономуры. Каждая точка обозначает попадание электрона в детектирующий экран. а) 10 электронов; б) 100 электронов; в) 3000 электронов; г) 20 000 электронов; д) 70 000 электронов.
Слайд 12

Результат эксперимента А. Тономуры

Каждая точка обозначает попадание электрона в детектирующий экран. а) 10 электронов; б) 100 электронов; в) 3000 электронов; г) 20 000 электронов; д) 70 000 электронов.

Интерференция нейтронов, прошедших через две щели (1991 г.). А.Цайлингер с сотрудниками наблюдали интерференцию медленных нейтронов (v= 2 км/с) на двух щелях, сделанных в нейтронопоглощающем материале. Ширина каждой из щелей – 20 мкм, расстояние между щелями – 126 мкм. Детали эксперимента см. в Amer
Слайд 13

Интерференция нейтронов, прошедших через две щели (1991 г.)

А.Цайлингер с сотрудниками наблюдали интерференцию медленных нейтронов (v= 2 км/с) на двух щелях, сделанных в нейтронопоглощающем материале. Ширина каждой из щелей – 20 мкм, расстояние между щелями – 126 мкм.

Детали эксперимента см. в Amer. J. Phys. 59, p.316 (1991)

Эксперимент по интерференции атомов He (1991, 1997 гг.). Детали эксперимента см. в работах: O.Carnal, J.Mlynek, Physical Review Letters, 66, p.2689 (1991) и Ch.Kurtsiefer, T.Pfau, J.Mlynek, Nature, 386, p.150 (1997).
Слайд 14

Эксперимент по интерференции атомов He (1991, 1997 гг.)

Детали эксперимента см. в работах: O.Carnal, J.Mlynek, Physical Review Letters, 66, p.2689 (1991) и Ch.Kurtsiefer, T.Pfau, J.Mlynek, Nature, 386, p.150 (1997).

Эксперимент по интерференции атомов Na (1991). Интерферометр состоит из трех дифракционных решеток с периодом 400 нм каждая, расположенных на расстоянии 0.6 м друг от друга. Атомы Na имеют v= 1км/c, что соответствует λ=1,6*10-2 нм. Атомы дифрагируют на 1-ой решетке. Пучки нулевого и первого порядков
Слайд 15

Эксперимент по интерференции атомов Na (1991)

Интерферометр состоит из трех дифракционных решеток с периодом 400 нм каждая, расположенных на расстоянии 0.6 м друг от друга. Атомы Na имеют v= 1км/c, что соответствует λ=1,6*10-2 нм. Атомы дифрагируют на 1-ой решетке. Пучки нулевого и первого порядков падают на вторую решетку, на которой они претерпевают дифракцию первого и минус-первого порядков, так, что сходятся на третьей решетке. Первые две решетки образуют интерференционную картину в плоскости третьей решетки, которая используется в качестве экрана.

См. детали эксперимента в работе: D.W.Keith et al., Physical Review Letters, 66, p.2693 (1991). Сравните со ссылкой на предыдущем слайде!!!

Эксперимент по интерференции молекул С60 (1999 г.). Чтобы сформировать пучок, молекулы С60 (фулерена!!!!!) проходят через два коллиматора шириной 10м каждый и расстояние между которыми составляет 1,04м. За вторым коллиматором находится дифракционная решетка с периодом d=100нм. На расстоянии L=1,25
Слайд 16

Эксперимент по интерференции молекул С60 (1999 г.)

Чтобы сформировать пучок, молекулы С60 (фулерена!!!!!) проходят через два коллиматора шириной 10м каждый и расстояние между которыми составляет 1,04м. За вторым коллиматором находится дифракционная решетка с периодом d=100нм. На расстоянии L=1,25 м от нее находится детектор атомов С60.

В эксперименте молекулы C60 имели наиболее вероятную скорость v=22000 см/с. При массе молекулы M=1.2*10-21 гр. легко оценить, что ее дебройлевская длина волны составляет =2.5*10-10 cм.

Расстояние между нулевым и первым максимумами есть: x= L / d = 31м. На рисунке а) показано распределение молекул С60 при наличии дифракционной решетки. Видна дифракция молекул фулерена на решетке. Рисунок b) соответствует ситуации, когда решетка убрана. Дифракция отсутствует. Детали эксперимента м
Слайд 17

Расстояние между нулевым и первым максимумами есть: x= L / d = 31м

На рисунке а) показано распределение молекул С60 при наличии дифракционной решетки. Видна дифракция молекул фулерена на решетке.

Рисунок b) соответствует ситуации, когда решетка убрана. Дифракция отсутствует.

Детали эксперимента можно найти в работе: M.Arndt et al., Nature 401, p.680 (1999).

Список похожих презентаций

Принцип радио связи

Принцип радио связи

Для получения электромагнитных волн Генрих Герц использовал простейшее устройство, называемое вибратором Герца. Это устройство представляет собой ...
Принцип работы лампы накаливания

Принцип работы лампы накаливания

Строение лампы накаливания: 1- стеклянная колба 2- полость колбы (вакуумная или наполненная инертным газом) 3- нить накаливания 4,5- электроды (проводники) ...
Принцип работы термоанемометра

Принцип работы термоанемометра

Анемометр. Простейший анемометр это прибор измеряющий скорость ветра. В настоящий момент скорость ветра это не единственный параметр, который могут ...
Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей

Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей

Цель урока:. формирование углубленных представлений об электрическом поле и напряженности как об одной из важнейших силовых характеристик электрического ...
Принцип работы лазера

Принцип работы лазера

Основные резонансные фотопроцессы в дискретном энергетическом спектре. Фотопоглощение (а), спонтанное излучение (b) и вынужденное излучение (c). Свойства ...
Принцип реактивного движения

Принцип реактивного движения

ЦЕЛИ УРОКА. Научить учащихся: опознавать реактивное движение среди других видов движения; уметь оценивать скорость движения ракеты; понимать какой ...
Принцип устройства генераторов электрического тока

Принцип устройства генераторов электрического тока

Преобразование и передача электрической энергии. Количественный рост использования энергии привел к качественному скачку ее роли в нашей стране: создалась ...
Принцип действия тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей

Принцип действия тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей

ПОВТОРЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО. 1. Как определить изменения внутренней энергии системы согласно первому закону термодинамики? 2. На что расходуется, согласно ...
Принцип действия электрического тока

Принцип действия электрического тока

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Для существования электрического тока необходимы следующие условия: наличие свободных ...
Принцип действия радиотелефонной связи. Радиовещание и телевидение

Принцип действия радиотелефонной связи. Радиовещание и телевидение

Принцип действия радиотелефонной связи. В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн Александр Степанович Попов. Начав с опытов ...
Принцип действия теплового двигателя

Принцип действия теплового двигателя

Тепловые машины и развитие техники. Развитие энергетики является одной из важнейших предпосылок научно- технического прогресса. Мощный расцвет промышленности ...
Принцип Гюйгенса. Принцип Ферма. Законы отражения света

Принцип Гюйгенса. Принцип Ферма. Законы отражения света

Закон прямолинейного распространения света. В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно Доказательства: солнечное и лунное затмения. ...
Принцип Гюйгенса. Закон отражения света

Принцип Гюйгенса. Закон отражения света

Законы отражения и преломления света можно вывести из одного общего принципа, который был впервые выдвинут современником Ньютона, приверженцем волновой ...
Принцип Гюйгенса. Закон отражение света

Принцип Гюйгенса. Закон отражение света

Законы отражения и преломления света можно вывести из одного общего принципа, описывающего поведение волн. Этот принцип впервые был выдвинут современником ...
Принцип радиосвязи

Принцип радиосвязи

Радиосвязь – передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов. Виды радиосвязи Радиотелеграфная Радиовещание ...
Принцип относительности в механике

Принцип относительности в механике

1. Принцип относительности Галилея. Никакими механическими опытами, проводимыми в ИСО, нельзя установить, движется эта система отсчета прямолинейно ...
Принцип радиосвязи. Радиолокация

Принцип радиосвязи. Радиолокация

Генрих Герц. Открытие электромагнитных волн совершил великий немецкий ученый Генрих Герц своими опытами 1883 - 1888 годов. В 1887 году он построил ...
Принцип относительности в механике. Постулаты теории относительности

Принцип относительности в механике. Постулаты теории относительности

Г. Галилей ввел в классическую механику принцип относительности, смысл которого следующий: законы механики имеют один и тот же вид во всех инерциальных ...
Принцип суперпозиции полей

Принцип суперпозиции полей

Закон Кулона. Сила взаимодействия неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна ...
Принцип относительности Галилея

Принцип относительности Галилея

ИНСТРУКЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОГРАММОЙ. Переход к следующему слайду, действию или ускорение действия. Повторение предыдущего слайда, действия или отмена ...

Конспекты

Электромагнитное поле. Принцип действия электрогенератора

Электромагнитное поле. Принцип действия электрогенератора

Урок № 47-169 Электромагнитное поле. Принцип действия электрогенератора. Электромагнитное поле. —особая форма материи, посред­. ством которой осуществляется ...
Ядерный реактор. Принцип действия, устройство и назначение

Ядерный реактор. Принцип действия, устройство и назначение

11 класс. Физика. Тема «Ядерный реактор. Принцип действия, устройство и. назначение». Цели урока:. Обучающая:. Усвоение новых знаний учащимися,. ...
Третий закон Ньютона. Принцип относительности

Третий закон Ньютона. Принцип относительности

План №______. Класс 9. Тема:. Третий закон Ньютона. Принцип относительности. Тип урока:. комбинированный. Цели:. изучить третий закон Ньютона; ...
Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Урок 57. Тема: Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Цель:. раскрытие материального характера электрического ...
Строение атома: планетарная модель и модель Бора. Квантовые постулаты Бора. Принцип действия и использование лазера. Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц

Строение атома: планетарная модель и модель Бора. Квантовые постулаты Бора. Принцип действия и использование лазера. Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц

Урок № 59-169 Строение атома: планетарная модель и модель Бора. Квантовые постулаты Бора. Принцип действия и использование лазера. Экспериментальные ...
Принцип относительности Галилея. Законы Ньютона

Принцип относительности Галилея. Законы Ньютона

Урок физики. Тема:. Принцип относительности Галилея. Законы Ньютона. Цели:. 1. Сформулировать принцип относительности Галилея. Дать знания ...
Принцип относительности в механике. Постулаты теории относительности

Принцип относительности в механике. Постулаты теории относительности

Цуканова Наталья Рефатовна. Преподаватель физики, вторая категория. КГУ «Машиностроительный колледж города Петропавловска». Казахстан ,СКО,г.Петропавловск. ...
Принцип Гюйгенса. Отражение волн

Принцип Гюйгенса. Отражение волн

Автор Никулина Оксана Ивановна. Место работы МОУ «Галёнковская средняя общеобразовательная школа Октябрьского района». Должность учитель физики. ...
Магнитное поле, его свойства. Магнитное поле постоянного электрического тока. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Принцип действия электродвигателя

Магнитное поле, его свойства. Магнитное поле постоянного электрического тока. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Принцип действия электродвигателя

Урок № 42 – 169 Магнитное поле, его свойства. Магнитное поле постоянного электрического тока. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила ...

Советы как сделать хороший доклад презентации или проекта

  1. Постарайтесь вовлечь аудиторию в рассказ, настройте взаимодействие с аудиторией с помощью наводящих вопросов, игровой части, не бойтесь пошутить и искренне улыбнуться (где это уместно).
  2. Старайтесь объяснять слайд своими словами, добавлять дополнительные интересные факты, не нужно просто читать информацию со слайдов, ее аудитория может прочитать и сама.
  3. Не нужно перегружать слайды Вашего проекта текстовыми блоками, больше иллюстраций и минимум текста позволят лучше донести информацию и привлечь внимание. На слайде должна быть только ключевая информация, остальное лучше рассказать слушателям устно.
  4. Текст должен быть хорошо читаемым, иначе аудитория не сможет увидеть подаваемую информацию, будет сильно отвлекаться от рассказа, пытаясь хоть что-то разобрать, или вовсе утратит весь интерес. Для этого нужно правильно подобрать шрифт, учитывая, где и как будет происходить трансляция презентации, а также правильно подобрать сочетание фона и текста.
  5. Важно провести репетицию Вашего доклада, продумать, как Вы поздороваетесь с аудиторией, что скажете первым, как закончите презентацию. Все приходит с опытом.
  6. Правильно подберите наряд, т.к. одежда докладчика также играет большую роль в восприятии его выступления.
  7. Старайтесь говорить уверенно, плавно и связно.
  8. Старайтесь получить удовольствие от выступления, тогда Вы сможете быть более непринужденным и будете меньше волноваться.

Информация о презентации

Ваша оценка: Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов
Дата добавления:9 января 2019
Категория:Физика
Содержит:17 слайд(ов)
Поделись с друзьями:
Скачать напрямую
Смотреть советы по подготовке презентации