高中物理 第二章 波粒二象性 第五节 德布罗意波同步备课教学案 粤教版选修
9页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散第五节德布罗意波学习目标 1.了解物质波的概念,知道实物粒子具有波粒二象性.2.了解电子衍射实验及对德布罗意波假说的证明.3.了解什么是电子云,知道物质波也是一种概率波.4.了解不确定性关系及对一些现象的解释一、德布罗波假说和电子衍射导学探究德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性,可是我们观察运动着的汽车,并未感觉到它的波动性,你如何理解该问题?答案波粒二象性是微观粒子的特殊规律,一切微观粒子都存在波动性,宏观物体(如汽车)也存在波动性,只是因为宏观物体质量大,动量大,波长短,难以观测知识梳理1粒子的波动性(1)任何运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波与它相对应,这种波叫物质波,又叫德布罗意波(2)德布罗意波波长、频率的计算公式为,.(3)我们之所以看不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体的动量太大,德布罗意波长太小的缘故2物质波的实验验证:电子衍射(1)实验探究思路:干涉、衍射是波特有的现象,如果实物粒子具有波动性,则
2、在一定条件下,也能够发生干涉或衍射现象(2)实验验证:1927年戴维孙和汤姆生分别利用晶体做了电子束衍射的实验,得到了电子的衍射图样,证实了电子的波动性(3)说明人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性,对于这些粒子,德布罗意给出的关系同样正确物质波也是一种概率波即学即用判断下列说法的正误(1)一切宏观物体都伴随一种波,即物质波()(2)湖面上的水波就是物质波()(3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性()二、电子云当原子处于稳定状态时,电子会形成一个稳定的概率分布,概率大的地方小圆点密一些,概率小的地方小圆点疏一些这样的概率分布图称为电子云这也说明,德布罗意波是一种概率波三、不确定性关系1定义:在经典物理学中,可以同时用质点的位置和动量精确描述它的运动,在微观物理学中,要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的,这种关系叫不确定性关系2表达式:xp.其中以x表示微观粒子位置的不确定性,以p表示微观粒子在x方向上的动量的不确定性,h是普朗克常量3微观粒子运动的基本特征:不再遵守牛顿运动定律,不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,不可能用“轨迹”来描述粒子的运动,微观粒子的运动
3、状态只能通过概率做统计性的描述即学即用判断下列说法的正误(1)在电子衍射中,电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的()(2)宏观物体的动量和位置可准确测定()(3)微观粒子的动量和位置不可同时准确测定()一、对德布罗意波的理解德布罗意波也是概率波:对于电子和其他微观粒子,单个粒子的位置是不确定的,但在某点出现的概率的大小可以由波动的规律确定,而且对于大量粒子,这种概率分布导致确定的宏观结果,所以德布罗意波也是概率波例1下列关于德布罗意波的认识,正确的解释是()A光波是一种物质波BX光的衍射证实了物质波的假设是正确的C电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,所以宏观物体不具有波动性答案C解析宏观物体由于动量太大,德布罗意波长太小,所以看不到它的干涉、衍射现象,但仍具有波动性,D项错;X光是波长极短的电磁波,是光子,它的衍射不能证实物质波的假设是正确的,B项错只有C项正确例2如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动,则它们的德布罗意波的波长分别是多大?(中子的质量为1.671027 kg)答案3.971010 m6.631035
4、m解析中子的动量为p1m1v子弹的动量为p2m2v据知中子和子弹的德布罗意波长分别为1,2联立以上各式解得1,2将m11.671027 kg,v103 m/sh6.631034 Js,m2102 kg代入上面两式可解得13.971010 m,26.631035 m.德布罗意波长的计算1首先计算物体的速度,再计算其动量如果知道物体动能也可以直接用p计算其动量2再根据计算德布罗意波长3需要注意的是:德布罗意波长一般都很短,比一般的光波波长还要短,可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理二、对不确定性关系的理解理解不确定性关系时应注意的问题:(1)对子弹这样的宏观物体,不确定量是微不足道的,对测量准确性没有任何限制,但对微观粒子却是不可忽略的(2)在微观世界中,粒子质量较小,不能同时精确地测出粒子的位置和动量,也就不能准确地把握粒子的运动状态例3(多选)根据不确定性关系xp,判断下列说法正确的是()A采取办法提高测量x精度时,p的精度下降B采取办法提高测量x精度时,p的精度上升Cx与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关Dx与p测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关答案AD解析不确定性
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