高中物理 2.4 德布羅意波課件 粵教版選修3-5.ppt

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,,,高中物理選修3-5粵教版,德布羅意波,[目標(biāo)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(guān)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(guān)系的 內(nèi)容，感受數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用．,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(yīng)，這種波叫_______，也稱為德布羅意波．,物質(zhì)波,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,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(yīng)的波也是一種____波． 三、不確定性關(guān)系 1．定義：在經(jīng)典物理學(xué)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(xué)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(guān)系叫__________關(guān)系．,概率,大,概率,不確定性,小,ΔxΔp,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(yīng)的波長太小的緣故．,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(yīng)的波是電磁波，與實物粒子對應(yīng)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．,【例1】 (單選)下列關(guān)于德布羅意波的認(rèn)識，正確的解釋是 ( ) A．任何一個物體都有一種波和它對應(yīng)，這就是物質(zhì)波 B．X光的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的 C．電子的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的 D．宏觀物體運(yùn)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,解析 運(yùn)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．,【例2】 如果一個中子和一個質(zhì)量為10 g的子彈都以103 m/s的速度運(yùn)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1.6710－27 kg，普朗克常量為6.6310－34 Js) 答案 4.010－10 m 6.6310－35 m 解析 中子的動量為p1＝m1v 子彈的動量為p2＝m2v,將m1＝1.6710－27 kg，v＝103 m/s h＝6.6310－34 Js， m2＝1.010－2kg 代入上面兩式可解得 λ1＝4.010－10 m，λ2＝6.6310－35 m,二、對不確定性關(guān)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(yùn)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．,4．不確定性關(guān)系告訴我們，如果要更準(zhǔn)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(zhǔn)確(即Δp更大)，也就是說，不可能同時準(zhǔn)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(yùn)動． 【例3】 在單縫衍射實驗中，若單縫寬度是1.010－9 m，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≥5.310－26 kgm/s,針對訓(xùn)練 一顆質(zhì)量為10 g的子彈，具有200 m/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 2.610－31 m 解析 子彈的動量 p＝mv＝0.01200 kgm/s＝2 kgm/s， 動量的不確定范圍 Δpx＝0.01 %p＝210－4 kgm/s；,