人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE24.5粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.理解德布羅意波，會(huì)解釋相關(guān)現(xiàn)象，理解德布羅意波的波長(zhǎng)和粒子動(dòng)量關(guān)系2.了解電子衍射實(shí)驗(yàn)，了解創(chuàng)造條件來(lái)進(jìn)行有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的方法。通過相關(guān)理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度3.了解量子力學(xué)的建立過程〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)一、粒子的波動(dòng)性(1)德布羅意波1924年法國(guó)巴黎大學(xué)的德布羅意提出假設(shè)：實(shí)物粒子也具有，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫．(2)物質(zhì)波的波長(zhǎng)、頻率關(guān)系式ν＝，λ＝.知識(shí)點(diǎn)二、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)實(shí)驗(yàn)探究思路、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象．(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射實(shí)驗(yàn)，得到了的衍射圖樣，如圖所示，證實(shí)了的波動(dòng)性．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣(3)說明①人們陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子的．對(duì)于這些粒子，德布羅意給出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)關(guān)系同樣正確．②宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子大得多，運(yùn)動(dòng)時(shí)的很大，對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)，根本無(wú)法觀察到它的波動(dòng)性．知識(shí)點(diǎn)三、量子力學(xué)的建立和應(yīng)用量子力學(xué)：描述微觀世界行為的理論。量子力學(xué)的創(chuàng)立是物理學(xué)歷史上的一次重要革命。量子力學(xué)和相對(duì)論共同構(gòu)成了20世紀(jì)以來(lái)物理學(xué)的基礎(chǔ)。量子力學(xué)的應(yīng)用①量子力學(xué)推動(dòng)了核物理和粒子物理的發(fā)展②量子力學(xué)推動(dòng)了原子、分子物理和光學(xué)的發(fā)展③量子力學(xué)推動(dòng)了固體物理的發(fā)展〖典例精析〗例1.下列說法中正確的是()A．物質(zhì)波屬于機(jī)械波B．物質(zhì)波與機(jī)械波沒有本質(zhì)區(qū)別C．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性D．德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波例2.如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運(yùn)動(dòng)，則它們的德布羅意波的波長(zhǎng)分別是多長(zhǎng)？(中子的質(zhì)量為1.67×10－27kg)〖課堂達(dá)標(biāo)〗1．下列說法正確的是（）A．光子就是質(zhì)點(diǎn) B．光不具有波動(dòng)性 C．光具有波粒二象性D．實(shí)物粒子和光子一樣都具有波粒二象性，所以實(shí)物粒子與光子是相同本質(zhì)的物質(zhì)2．下列關(guān)于波粒二象性說法正確的是（）A．X射線的比紫光的波動(dòng)性明顯B．通過同一個(gè)雙縫干涉裝置，粒子性越明顯的光條紋間距越大C．大量光子體現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子體現(xiàn)出粒子性D．電子的波動(dòng)性對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波與水波是同一種波3．美國(guó)物理學(xué)家阿瑟阿什金因利用光的力量來(lái)操縱細(xì)胞獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，原來(lái)光在接觸物體后，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生力的作用，這個(gè)來(lái)自光的微小作用可以讓微小的物體（如細(xì)胞）發(fā)生無(wú)損移動(dòng)，這就是光技術(shù)．在光鑷系統(tǒng)中，光路的精細(xì)控制非常重要。對(duì)此下列說法正確的是（）A．光鑷技術(shù)利用光的粒子性 B．光鑷技術(shù)利用光的波動(dòng)性C．紅色激光光子能量大于綠色激光光子能量D．紅色激光光子動(dòng)量大于綠色激光光子動(dòng)量4．用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖a、b、c所示的圖像，則下列說法不正確的是（）A．圖像a表明光具有粒子性 B．圖像b表明光具有波動(dòng)性C．用紫外光觀察不到類似的圖像D．實(shí)驗(yàn)表明光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大?。锤怕剩?，可以用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述5．肆虐全球的新冠肺炎由新冠病毒引發(fā)，新冠病毒直徑約60-140nm，通常需要借助電子顯微鏡才能看到。如圖所示為某型號(hào)電子顯微鏡，豎直圓筒的上下兩端分別裝著電極，電子在兩電極間從上向下加速，電子的動(dòng)量越大，顯微鏡的分辨率就越高。假設(shè)電子由靜止開始加速，下列說法正確的是（）A．圓筒上端為正極，下端為負(fù)極B．兩極間電壓越大，電子離開電極時(shí)的波長(zhǎng)越長(zhǎng)C．若兩極間電壓不變，增大圓筒長(zhǎng)度可提高顯微鏡的分辨率D．若將電子改為質(zhì)子，以相同電壓加速時(shí)質(zhì)子顯微鏡分辨率更高

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)一、粒子的波動(dòng)性波動(dòng)性物質(zhì)波eq\f(ε,h)eq\f(h,p)知識(shí)點(diǎn)二、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證干涉電子電子波動(dòng)性動(dòng)量很小〖典例精析〗例1.〖解析〗物質(zhì)波是一切運(yùn)動(dòng)著的物體所具有的波，與機(jī)械波性質(zhì)不同，A、B均錯(cuò)誤；宏觀物體也具有波動(dòng)性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯，看不出來(lái)，C錯(cuò)誤；德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波，D正確．〖答案〗D例2.〖解析〗中子的動(dòng)量為p1＝m1v，子彈的動(dòng)量為p2＝m2v，據(jù)λ＝eq\f(h,p)知中子和子彈的德布羅意波的波長(zhǎng)分別為λ1＝eq\f(h,p1)，λ2＝eq\f(h,p2)聯(lián)立以上各式解得：λ1＝eq\f(h,m1v)，λ2＝eq\f(h,m2v)將m1＝1.67×10－27kg，v＝1×103m/s，h＝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.〖答案〗4.0×10－10m6.63×10－35m〖課堂達(dá)標(biāo)〗1．〖答案〗C〖解析〗光子的本質(zhì)是電磁波，不是質(zhì)點(diǎn)；光具有波粒二象性；實(shí)物粒子和光子一樣都具有波粒二象性，但是實(shí)物粒子與光子是不同本質(zhì)的物質(zhì)。故選C。2.〖答案〗C〖解析〗A．X射線的頻率大，波長(zhǎng)短，故X射線的比紫光的波動(dòng)性弱，故A錯(cuò)誤；B．通過同一個(gè)雙縫干涉裝置，粒子性越明顯則波長(zhǎng)短，，光條紋間距越小，故B錯(cuò)誤；C．光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，大量的光子波動(dòng)性比較明顯，個(gè)別光子粒子性比較明顯，故C正確；D．物質(zhì)波是概率波，而機(jī)械波是由機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，故兩者是完全不同的概念，故D錯(cuò)誤。故選C。3.〖答案〗A〖解析〗AB．光在接觸物體后，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生力的作用，則光鑷技術(shù)利用光的粒子性，A正確，B錯(cuò)誤；C．紅光的頻率小于綠光的頻率，根據(jù)可知，紅色激光光子能量小于綠色激光光子能量，C錯(cuò)誤。D．紅色激光光子的頻率小于綠色激光光子的頻率，則紅色激光光子的波長(zhǎng)大于綠色激光光子的波長(zhǎng)，根據(jù)可知紅色激光光子動(dòng)量小于綠色激光光子動(dòng)量，D錯(cuò)誤。故選A。4.〖答案〗C〖解析〗A．圖像a以一個(gè)個(gè)的亮點(diǎn)，即每次只照亮一個(gè)位置，這表明光是一份一份傳播的，表明光具有粒子性，選項(xiàng)A正確；B．圖像b有明暗相間的干涉條紋，而干涉是波特有的性質(zhì)，表明光具有波動(dòng)性，選項(xiàng)B正確；C．因?yàn)樽贤夤馐遣豢梢姽?，所以直接用眼睛觀察不到類似的圖象，但是用感光膠片是可以觀察到類似現(xiàn)象的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．實(shí)驗(yàn)表明光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大?。锤怕剩?，可以用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述，選項(xiàng)D正確。本題選不正確的，故選C。5.〖答案〗D〖解析〗A．電子在兩電極間從上向下加速，說明電場(chǎng)方向從下向上，下端為正極，上端為負(fù)極，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．兩極間電壓越大，電子離開電極時(shí)的速度越大，電子的動(dòng)量越大，根據(jù)可知波長(zhǎng)越小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．若兩極間電壓不變，根據(jù)電子離開電極時(shí)的速度不變，顯微鏡的分辨率不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．由于質(zhì)子的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量，以相同電壓加速時(shí)，質(zhì)子和電子獲得的動(dòng)能相同，根據(jù)可知質(zhì)子的動(dòng)量更大，因此質(zhì)子顯微鏡分辨率更高，選項(xiàng)D正確。故選D。4.5粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.理解德布羅意波，會(huì)解釋相關(guān)現(xiàn)象，理解德布羅意波的波長(zhǎng)和粒子動(dòng)量關(guān)系2.了解電子衍射實(shí)驗(yàn)，了解創(chuàng)造條件來(lái)進(jìn)行有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的方法。通過相關(guān)理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度3.了解量子力學(xué)的建立過程〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)一、粒子的波動(dòng)性(1)德布羅意波1924年法國(guó)巴黎大學(xué)的德布羅意提出假設(shè)：實(shí)物粒子也具有，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫．(2)物質(zhì)波的波長(zhǎng)、頻率關(guān)系式ν＝，λ＝.知識(shí)點(diǎn)二、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)實(shí)驗(yàn)探究思路、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象．(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射實(shí)驗(yàn)，得到了的衍射圖樣，如圖所示，證實(shí)了的波動(dòng)性．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣(3)說明①人們陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子的．對(duì)于這些粒子，德布羅意給出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)關(guān)系同樣正確．②宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子大得多，運(yùn)動(dòng)時(shí)的很大，對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)，根本無(wú)法觀察到它的波動(dòng)性．知識(shí)點(diǎn)三、量子力學(xué)的建立和應(yīng)用量子力學(xué)：描述微觀世界行為的理論。量子力學(xué)的創(chuàng)立是物理學(xué)歷史上的一次重要革命。量子力學(xué)和相對(duì)論共同構(gòu)成了20世紀(jì)以來(lái)物理學(xué)的基礎(chǔ)。量子力學(xué)的應(yīng)用①量子力學(xué)推動(dòng)了核物理和粒子物理的發(fā)展②量子力學(xué)推動(dòng)了原子、分子物理和光學(xué)的發(fā)展③量子力學(xué)推動(dòng)了固體物理的發(fā)展〖典例精析〗例1.下列說法中正確的是()A．物質(zhì)波屬于機(jī)械波B．物質(zhì)波與機(jī)械波沒有本質(zhì)區(qū)別C．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性D．德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波例2.如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運(yùn)動(dòng)，則它們的德布羅意波的波長(zhǎng)分別是多長(zhǎng)？(中子的質(zhì)量為1.67×10－27kg)〖課堂達(dá)標(biāo)〗1．下列說法正確的是（）A．光子就是質(zhì)點(diǎn) B．光不具有波動(dòng)性 C．光具有波粒二象性D．實(shí)物粒子和光子一樣都具有波粒二象性，所以實(shí)物粒子與光子是相同本質(zhì)的物質(zhì)2．下列關(guān)于波粒二象性說法正確的是（）A．X射線的比紫光的波動(dòng)性明顯B．通過同一個(gè)雙縫干涉裝置，粒子性越明顯的光條紋間距越大C．大量光子體現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子體現(xiàn)出粒子性D．電子的波動(dòng)性對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波與水波是同一種波3．美國(guó)物理學(xué)家阿瑟阿什金因利用光的力量來(lái)操縱細(xì)胞獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，原來(lái)光在接觸物體后，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生力的作用，這個(gè)來(lái)自光的微小作用可以讓微小的物體（如細(xì)胞）發(fā)生無(wú)損移動(dòng)，這就是光技術(shù)．在光鑷系統(tǒng)中，光路的精細(xì)控制非常重要。對(duì)此下列說法正確的是（）A．光鑷技術(shù)利用光的粒子性 B．光鑷技術(shù)利用光的波動(dòng)性C．紅色激光光子能量大于綠色激光光子能量D．紅色激光光子動(dòng)量大于綠色激光光子動(dòng)量4．用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖a、b、c所示的圖像，則下列說法不正確的是（）A．圖像a表明光具有粒子性 B．圖像b表明光具有波動(dòng)性C．用紫外光觀察不到類似的圖像D．實(shí)驗(yàn)表明光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大?。锤怕剩梢杂貌▌?dòng)規(guī)律來(lái)描述5．肆虐全球的新冠肺炎由新冠病毒引發(fā)，新冠病毒直徑約60-140nm，通常需要借助電子顯微鏡才能看到。如圖所示為某型號(hào)電子顯微鏡，豎直圓筒的上下兩端分別裝著電極，電子在兩電極間從上向下加速，電子的動(dòng)量越大，顯微鏡的分辨率就越高。假設(shè)電子由靜止開始加速，下列說法正確的是（）A．圓筒上端為正極，下端為負(fù)極B．兩極間電壓越大，電子離開電極時(shí)的波長(zhǎng)越長(zhǎng)C．若兩極間電壓不變，增大圓筒長(zhǎng)度可提高顯微鏡的分辨率D．若將電子改為質(zhì)子，以相同電壓加速時(shí)質(zhì)子顯微鏡分辨率更高

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)一、粒子的波動(dòng)性波動(dòng)性物質(zhì)波eq\f(ε,h)eq\f(h,p)知識(shí)點(diǎn)二、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證干涉電子電子波動(dòng)性動(dòng)量很小〖典例精析〗例1.〖解析〗物質(zhì)波是一切運(yùn)動(dòng)著的物體所具有的波，與機(jī)械波性質(zhì)不同，A、B均錯(cuò)誤；宏觀物體也具有波動(dòng)性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯，看不出來(lái)，C錯(cuò)誤；德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波，D正確．〖答案〗D例2.〖解析〗中子的動(dòng)量為p1＝m1v，子彈的動(dòng)量為p2＝m2v，據(jù)λ＝eq\f(h,p)知中子和子彈的德布羅意波的波長(zhǎng)分別為λ1＝eq\f(h,p1)，λ2＝eq\f(h,p2)聯(lián)立以上各式解得：λ1＝eq\f(h,m1v)，λ2＝eq\f(h,m2v)將m1＝1.67×10－27kg，v＝1×103m/s，h＝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.〖答案〗4.0×10－10m6.63×10－35m〖課堂達(dá)標(biāo)〗1．〖答案〗C〖解析〗光子的本質(zhì)是電磁波，不是質(zhì)點(diǎn)；光具有波粒二象性；實(shí)物粒子和光子一樣都具有波粒二象性，但是實(shí)物粒子與光子是不同本質(zhì)的物質(zhì)。故選C。2.〖答案〗C〖解析〗A．X射線的頻率大，波長(zhǎng)短，故X射線的比紫光的波動(dòng)性弱，故A錯(cuò)誤；B．通過同一個(gè)雙縫干涉裝置，粒子性越明顯則波長(zhǎng)短，，光條紋間距越小，故B錯(cuò)誤；C．光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，大量的光子波動(dòng)性比較明顯，個(gè)別光子粒子性比較明顯，故C正確；D．物質(zhì)波是概率波，而機(jī)械波是由機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，故兩者是完全不同的