第二章第五節(jié)德布羅意波第1頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月[目標定位]

1.了解德布羅意假說的內(nèi)容，知道德布羅意波的波長和粒子動量的關系.2.知道粒子和光一樣具有波粒二象性，了解電子波動性的實驗驗證.3.初步了解不確定性關系的內(nèi)容，感受數(shù)學工具在物理學發(fā)展過程中的作用．第2頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月一、德布羅意波1．德布羅意波

任何一個實物粒子都有一種波與它相對應，這種波叫_______，也稱為德布羅意波．物質(zhì)波第3頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月3．電子波動性的實驗證實 (1)最早從實驗上證實電子衍射現(xiàn)象的是美國的戴維孫和革末，他們做了電子束在_______表面上散射的實驗，觀察到了和X射線衍射類似的電子衍射現(xiàn)象，首次證實了電子的______性． (2)_________做電子束穿過多晶薄膜的衍射實驗，也證實了電子的______性．晶體波動湯姆孫波動第4頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氫原子中的電子云1．定義：用點的多少表示電子出現(xiàn)的______分布圖．2．電子的分布：某一空間范圍內(nèi)電子出現(xiàn)概率___的地方點多，電子出現(xiàn)概率___的地方點少．電子云反映了原子核外電子位置的不確定性，說明電子對應的波也是一種____波．三、不確定性關系1．定義：在經(jīng)典物理學中，一個質(zhì)點的位置和動量是可以同時測定的，在微觀物理學中，要同時測出微觀粒子的位置和動量是不太可能的，這種關系叫__________關系．概率大概率不確定性小第5頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月ΔxΔp第6頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月一、對物質(zhì)波的理解

1．任何物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動性，我們之所以觀察不到宏觀物體的波動性，是因為宏觀物體對應的波長太小的緣故．第7頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月3．德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣，使之包括了所有的物質(zhì)粒子，即光子與實物粒子都具有粒子性，又都具有波動性，與光子對應的波是電磁波，與實物粒子對應的波是物質(zhì)波．4．德布羅意波是一種概率波，粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，不要以宏觀觀點中的波來理解德布羅意波．第8頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月【例1】

(單選)下列關于德布羅意波的認識，正確的解釋是 (

) A．任何一個物體都有一種波和它對應，這就是物質(zhì)波 B．X光的衍射證實了物質(zhì)波的假設是正確的 C．電子的衍射證實了物質(zhì)波的假設是正確的 D．宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以

宏觀物體不具有波動性

答案

C第9頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

解析

運動的物體才具有波動性，A項錯；宏觀物體由于動量太大，德布羅意波長太小，所以看不到它的干涉、衍射現(xiàn)象，但仍具有波動性，D項錯；X光是波長極短的電磁波，是光子，它的衍射不能證實物質(zhì)波的存在，B項錯；只有C項正確．第10頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月【例2】如果一個中子和一個質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運動，則它們的德布羅意波的波長分別是多大？(中子的質(zhì)量為1.67×10－27kg，普朗克常量為6.63×10－34J·s)

答案

4.0×10－10m

6.63×10－35m

解析中子的動量為p1＝m1v

子彈的動量為p2＝m2v第11頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月將m1＝1.67×10－27kg，v＝103m/sh＝6.63×10－34J·s，m2＝1.0×10－2kg代入上面兩式可解得λ1＝4.0×10－10m，λ2＝6.63×10－35m第12頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月二、對不確定性關系的理解1．單縫衍射現(xiàn)象中，粒子在擋板左側(cè)的位置是完全不確定的，即通過擋板前粒子的位置具有不確定性．2．單縫衍射現(xiàn)象中，粒子通過狹縫后，在垂直原來運動方向的動量是不確定的，即通過擋板后粒子的動量具有不確定性．第13頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月4．不確定性關系告訴我們，如果要更準確地確定粒子的位置(即Δx更小)，那么動量的測量一定會更不準確(即Δp更大)，也就是說，不可能同時準確地知道粒子的位置和動量，也不可能用“軌跡”來描述粒子的運動．【例3】在單縫衍射實驗中，若單縫寬度是1.0×10－9m，那么光子經(jīng)過單縫發(fā)生衍射，動量不確定量是多少？

答案

Δp≥5.3×10－26kg·m/s第14頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月針對訓練一顆質(zhì)量為10g的子彈，具有200m/s的速率，若其動量的不確定范圍為其動量的0.01%(這在宏觀范圍是十分精確的)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大？

答案

2.6×10－31m

解析

子彈的動量 p＝mv＝0.01×200kg·m/s＝2kg·m/s，