2016-2017学年粤教版选修3-525德布罗意波学案(1)

《2016-2017学年粤教版选修3-525德布罗意波学案(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、学案5德布罗意波［目标定位］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.基础自学落实重点互动探究知识•探究一、对德布罗意波的理解1.德布罗意波假说：任何一个实物粒子都和一个波相対应，叫德布罗意波,也称为物质波,波长入气.2.徳布罗意波假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实物粒子都既具有粒子性，又都具有波动性,即都具有波粒二彖性.与光子对应的波是电磁波,与实物粒子对应的波是迦査波.3.电子衍射的发现证明了德布罗意波假说.实验证明，一切微观粒子都具有

2、波动性.4.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，德布罗意波的波长太尘的缘故.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,ft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，徳布罗意波是一种概率波.三、不确定性关系［问题设计］在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时精确测定的，对于微观粒子，它的位置和动量能同时被精确测定吗？能用“轨迹”来描述粒子的运动吗？试以粒子的衍射现象为例加以说明.答案微观粒子的位置和动量不能同时被精确测定.在粒子的衍射现彖中，设有粒子通过狭缝后落在屏上，狭缝宽度为a（用坐

3、标表示为Ax），那么某个粒子通过狭缝时位于缝中的哪一点是不确定的，不确定的范围为心；由于微观粒子具有波动性，经过狭缝后会发生衍射，有些粒子会偏离原来的运动方向跑到了投影位置以外的地方，这就意味着粒子有了与原來运动方向垂直的动量（位于与原运动方向垂直的平面上）.又由于粒子落在何处是随机的，所以粒子在垂直于运动方向的动量具有不确定性，为根据心切三£知，如果心更小，则妙更大，也就是不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动.[要点提炼]1.单缝衍射现象屮，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有不确定性.2.单缝衍射现彖川，粒子

4、通过狭缝后，在垂直原来运动方向的动量是不确定的，即通过挡板后粒子的动量具有不确定性.3.微观粒子运动的位置不确定性Ax和动量的不确定性p的关系式为g舞,其小h是普朗克常量,这个关系式叫不确定性关系.4.不确定性关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置（即Ax更小），那么动量的测量-定会更不准确（即W更大），也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动.典例精析一、对物质波的理解【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B.X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

5、动时，看不到它的衍射或干涉现彖，所以宏观物体不具有波动性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存在，B项错.只有C项正确.答案C【例2】如果一个屮子和一个质量为10g的子弹都以IO?m/s的速度运动，则它们的徳布罗意波的波长分别是多大？（中子的质量为1.67X10—27kg）解析中子的动量为p]=ni]V子弹的动量为p2=m1vh据知中子和子弹的德布罗意波长分别为._h_,_A右7?局=忘联立以上各式解得•__h_将加]=1.67X10-27kg,e=10’m/s/

6、?=6.63X10_34J-s,加2=102kg代入上面两式可解得Xi=3.97X10_10m,久2=6.63X10"m.答案3.97X10_10m6.63X10_35m二、对不确定性关系的应用【例3】在单缝衍射实验屮，从微观粒子运动的不确定性关系可知（）A.缝越窄，粒子位置的不确定性越大B.缝越宽，粒子位置的不确定性越大C.缝越窄，粒子动量的不确定性越大D.缝越宽，粒子动量的不确定性越大解析由不确定性关系心ApN磊知缝越宽，粒子位置的不确定性越大，则动量的不确定性越小，反之亦然，因此选项B、C正确.答案BC【例4】设子弹的质量为0.01kg,枪口直径为0.5cm，试求子弹射出枪

7、口时横向速度的不确定量.解析枪口直径可以当作子弹射岀枪口位置的不确定量心，由于血=沁5,由不确定性关系公式得子弹射出枪口时横向速度的不确定量h663X]0一"△乞事4兀加心=4X3.14X0.01X0.5X10勺m/s〜1.06x1030m/s答案l・06X10T°m/s©课堂要点小结「实物粒子具有波粒二象性h徳布罗意波V德布罗意波假说]德布罗意波长2=]、物质波也是一种概率波、不确定性关系：心鹉1.（对物质波的理解）下列说法正确的是（）A.物质波属于机械波B.只有像电子、质子、