學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第五節(jié)德布羅意波學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1．知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性．2．知道光波和物質(zhì)波都是概率波．3．理解德布羅意波，會(huì)解釋相關(guān)現(xiàn)象．4．知道電子云，了解“不確定性關(guān)系"的具體含義．重點(diǎn):對(duì)德布羅意波的理解．難點(diǎn)：準(zhǔn)確理解對(duì)應(yīng)的公式，并熟練應(yīng)用．1．德布羅意波假說(shuō)任何一個(gè)實(shí)物粒子都和一種波相對(duì)應(yīng)，這種波被稱為_(kāi)_________，也稱物質(zhì)波．預(yù)習(xí)交流1射擊運(yùn)動(dòng)員射擊時(shí)會(huì)因?yàn)樽訌椀牟▌?dòng)性而“失準(zhǔn)”嗎?為什么？根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況下子彈質(zhì)量、速度大小所對(duì)應(yīng)的德布羅意波波長(zhǎng)來(lái)做定性說(shuō)明．2．電子衍射________的發(fā)現(xiàn)證明了德布羅意波假說(shuō)，實(shí)驗(yàn)表明，其他______微觀粒子也都具有波動(dòng)性．3．電子云當(dāng)原子處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),電子會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的概率分布，這種概率分布稱為_(kāi)_______．4．不確定關(guān)系的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)光子位置的測(cè)量越精確，其______的不確定性就越大,反之亦然．微觀粒子的不確定性關(guān)系的表達(dá)式為_(kāi)___________．預(yù)習(xí)交流2“在微觀物理學(xué)中，由于我們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道某個(gè)粒子的位置和動(dòng)量,粒子出現(xiàn)的位置是無(wú)規(guī)律可循的．”你認(rèn)為呢?在預(yù)習(xí)中還有哪些問(wèn)題需要你在聽(tīng)課時(shí)加以關(guān)注？請(qǐng)?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)答案：1．德布羅意波預(yù)習(xí)交流1：答案：不會(huì)．因?yàn)楹暧^的子彈質(zhì)量和速度較大，動(dòng)量較大，德布羅意波波長(zhǎng)非常?。?．電子衍射一切3．電子云4．動(dòng)量ΔxΔp≥eq\f（h，4π)預(yù)習(xí)交流2:答案:雖然我們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道某個(gè)粒子的位置和動(dòng)量，但粒子的運(yùn)動(dòng)卻有規(guī)律可循，那就是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,比如，衍射的亮斑位置就是粒子出現(xiàn)概率大的位置．一、理解德布羅意波1．德布羅意認(rèn)為任何運(yùn)動(dòng)著的物體均有波動(dòng)性，可是我們觀察運(yùn)動(dòng)著的汽車，并未感覺(jué)到它的波動(dòng)性，你如何理解該問(wèn)題,談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)．2．德布羅意波波長(zhǎng)與動(dòng)量的關(guān)系是怎樣的?3．描述波的物理量及波動(dòng)特有的現(xiàn)象是什么？粒子具有哪些特征？4．宏觀物體也具有波粒二象性嗎？（2011·安慶高二檢測(cè)）在一束電子中,電子的動(dòng)能為200eV，忽略相對(duì)論效應(yīng)，求此電子的德布羅意波波長(zhǎng)λ．德布羅意關(guān)于波粒二象性的思辨過(guò)程德布羅意之前，人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，只局限于兩種基本的物質(zhì)類型：實(shí)物和場(chǎng)．但是，許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間出現(xiàn)了難以解釋的矛盾．物理學(xué)家們相信，這些表面上的矛盾，勢(shì)必有其深刻的根源．1923年，德布羅意最早想到了這個(gè)問(wèn)題,并且大膽地設(shè)想，人們對(duì)于光子建立起來(lái)的兩個(gè)關(guān)系式ε＝hν,p＝mv＝eq\f(h，λ）會(huì)不會(huì)也適用于實(shí)物粒子．如果成立的話,實(shí)物粒子也同樣具有波動(dòng)性．二、理解不確定性關(guān)系1．有人說(shuō):在微觀物理學(xué)中,由于我們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道某個(gè)粒子的位置和動(dòng)量，粒子出現(xiàn)的位置是無(wú)規(guī)律可循的．這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？談一談你的觀點(diǎn)．2．既然單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)情況不可預(yù)知，為什么還要研究粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？3．談?wù)勀銓?duì)位置和動(dòng)量的不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h，4π）的理解．一顆質(zhì)量為10g的子彈，具有200m/s的速率,若其動(dòng)量的不確定范圍為其動(dòng)量的0。01％（這在宏觀范圍是十分精確的了），則該子彈位置的不確定范圍為多大？不確定性關(guān)系不是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)不準(zhǔn)，也不是說(shuō)微觀粒子的動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn)，更不是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量都測(cè)不準(zhǔn),而是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)．不確定性關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律，不是測(cè)量技術(shù)和主觀能力的問(wèn)題．1．關(guān)于物質(zhì)波的認(rèn)識(shí)，錯(cuò)誤的是（）．A．只要是運(yùn)動(dòng)著的物體，不論是宏觀物體還是微觀粒子,都有相應(yīng)的波動(dòng)性，這就是物質(zhì)波B．只有運(yùn)動(dòng)著的微觀粒子才有與之對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波，對(duì)于宏觀物體,不論其是否運(yùn)動(dòng)，都沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波C．由于宏觀物體的德布羅意波波長(zhǎng)太小,所以無(wú)法觀察到它們的波動(dòng)性D．電子束照射到金屬晶體上得到了電子束的衍射圖樣，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè)是正確的2．在歷史上，最早證明了德布羅意波存在的實(shí)驗(yàn)是（）．A．弱光衍射實(shí)驗(yàn)B．電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)C．弱光干涉實(shí)驗(yàn)D．以上選項(xiàng)都不正確3．關(guān)于電子云，下列說(shuō)法正確的是（）．A．電子云是真實(shí)存在的實(shí)體B．電子云周圍的小黑點(diǎn)就是電子的真實(shí)位置C．電子云上的小黑點(diǎn)表示的是電子的概率分布D．電子云說(shuō)明電子在繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)有固定軌道4．試估算質(zhì)量為1000kg的汽車，以10m/s運(yùn)動(dòng)時(shí)的德布羅意波波長(zhǎng)．5．電子經(jīng)電勢(shì)差為U＝200V的電場(chǎng)加速，在v≤c的情況下，求此電子的德布羅意波波長(zhǎng)．提示：用最精煉的語(yǔ)言把你當(dāng)堂掌握的核心知識(shí)的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來(lái)并進(jìn)行識(shí)記．知識(shí)精華技能要領(lǐng)答案：活動(dòng)與探究1:1．答案：一切微觀粒子都存在波動(dòng)性,宏觀物體（汽車)也存在波動(dòng)性，只是因?yàn)楹暧^物體質(zhì)量大,動(dòng)量大，波長(zhǎng)短，難以觀測(cè)，而微觀實(shí)物粒子如電子、質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動(dòng)性為宏觀物體具有波動(dòng)性奠定了事實(shí)基礎(chǔ)．2．答案：如果用動(dòng)量p來(lái)表征實(shí)物粒子的粒子性，用波長(zhǎng)λ來(lái)表征實(shí)物粒子的波動(dòng)性．那么，對(duì)光適用的關(guān)系式也適用于實(shí)物粒子,即：λ＝eq\f（h，p），這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波后來(lái)稱為德布羅意波,也叫做物質(zhì)波．其中λ是德布羅意波波長(zhǎng)，h是普朗克常量，p是相應(yīng)的實(shí)物粒子的動(dòng)量．3．答案：描述波的物理量有:波長(zhǎng)、頻率和波速．波動(dòng)特有的現(xiàn)象是：干涉、衍射等．描述粒子的物理量有質(zhì)量、能量、動(dòng)量等，還具有與其他物質(zhì)碰撞、入射、貫穿結(jié)合等作用特征．4．答案:電子、質(zhì)子等微觀粒子具有波粒二象性已是無(wú)可爭(zhēng)議的事實(shí)，因?yàn)?，人們已?jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到了它們的干涉和衍射等現(xiàn)象．宏觀物體由于運(yùn)動(dòng)動(dòng)量較大，根據(jù)德布羅意波波長(zhǎng)與動(dòng)量的關(guān)系λ＝eq\f(h,p)，波長(zhǎng)非常非常小，盡管不容易觀察到它們的干涉、衍射等波的現(xiàn)象，但它們?nèi)匀痪哂胁▌?dòng)性,有它們的波長(zhǎng),因此宏觀物體也具有波粒二象性．遷移與應(yīng)用1：答案：見(jiàn)解析解析:忽略相對(duì)論效應(yīng)，電子的動(dòng)能為：Ek＝eq\f(1,2）mv2①電子的動(dòng)量為：p＝mv②電子的德布羅意波波長(zhǎng)為：λ＝eq\f(h,p)③代入數(shù)據(jù)得:λ＝8.7×10－11m．活動(dòng)與探究2：1．答案：不對(duì)．由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)可知,雖然我們不能準(zhǔn)確地知道單個(gè)粒子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，但粒子出現(xiàn)的位置并不是無(wú)規(guī)律可循的．我們可以根據(jù)大量粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律知道粒子在某點(diǎn)出現(xiàn)的概率．2．答案：由不確定性關(guān)系可知，我們不能準(zhǔn)確預(yù)知單個(gè)粒子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況,但是大量粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律是可以準(zhǔn)確預(yù)知的，可以從宏觀上對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)和控制．3．答案:由ΔxΔp≥eq\f（h,4π）可以知道，在微觀領(lǐng)域,要準(zhǔn)確地測(cè)定粒子的位置,動(dòng)量的不確定性就變大；反之，要準(zhǔn)確確定粒子的動(dòng)量，那么位置的不確定性就變大．如將狹縫變成寬縫，粒子的動(dòng)量能被精確測(cè)定（可認(rèn)為此時(shí)不發(fā)生衍射），但粒子通過(guò)縫的位置的不確定性卻增大了；反之取狹縫Δx→0,粒子的位置測(cè)定精確了，但衍射范圍會(huì)隨Δx的減小而增大，這時(shí)動(dòng)量的測(cè)定就更加不準(zhǔn)確了．遷移與應(yīng)用2：答案：見(jiàn)解析解析:子彈的動(dòng)量為p＝mv＝0。01×200kg·m/s＝2.0kg·m/s動(dòng)量的不確定范圍為：Δp＝0.01％×p＝1.0×10－4×2.0kg·m/s＝2。0×10－4kg·m/s由不確定關(guān)系式ΔxΔp≥eq\f（h，4π),得子彈位置的不確定范圍Δx≥eq\f（h，4π·Δp)＝eq\f(6。63×10－34,4×3.14×2。0×10－4）m＝2.6×10－31m．當(dāng)堂檢測(cè)1．B解析：所有運(yùn)動(dòng)的物體都具有波動(dòng)性,只是宏觀物體的德布羅意波波長(zhǎng)太短,無(wú)法觀察到它們的波動(dòng)性．2．B解析：最早證明德布羅意波假說(shuō)的是電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)．故B正確．3．C解析：由電子云的定義我們知道,電子云不是一種穩(wěn)定的概率分布，在歷史上，人們常用小圓點(diǎn)表示這種概率，小圓點(diǎn)的密疏代表電子在這一位置出現(xiàn)的概率大小,故只有C正確．4．答案：6。63×10－38m解析：汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)量p＝mv＝1000×10kg·m/s＝104kg·m/s根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)計(jì)算公式有λ＝eq\f（h