2017-2018学年同步备课套餐之物理教科版选修3-5讲义：第4章+波粒二象性+4_5+word版含答案

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1、4实物粒子的波粒二象性5不确定关系［学习目标］1.了解德布罗意物质波假说的内容，知道德布罗意波的波长和粒子动量的关系2知道粒子和光一样具有波粒二象性，了解电子波动性的实验验证.3.初步了解不确定关系的内容，感受数学工具在物理学发展过程中的作用.知识探究新知探究点査落实一、德布罗意物质波［导学探究］徳布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？答案波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，波长

2、短，难以观测.［知识梳理］1.粒子的波动性(1)德布罗意波：任何运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫物质波,又叫德布罗意波.hE(2)德布罗意波波长、频率的计算公式为入=；气(3)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，德布罗意波长太尘的缘故.2.电子波动性的实验验证(1)实验探究思路：土涉、衍射是波特有的现彖，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下,也应该发生干涉或衍射现象.(2)实验验证：1926年戴维孙观察到了电子衍射图样，1927年汤姆孙得到了电子的衍射图样,证

3、实了电子的波动性.(3)说明①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性,对于这些粒子，德布罗意给出的卩=彳和2=岁关系同样正确.①徳布罗意波也是-•种概率波.［即学即用］判断下列说法的正误.（1）一-切宏观物体都伴随一种波，即徳布罗意波.（X）（2）湖面上的水波就是徳布罗意波.（X）（3）电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.（V）二、氢原子中的电子云1.定义：用点的多少表示的电子出现的醛分布.2.电子的分布：某一空间范围内电子出现概率太的地方点多，电子出现概率尘的地方点少.电子云反映了原子核外的电子位置的不确定性，说明

4、电子对应的波也是一种概率波.三、不确定关系［导学探究］在经典物理学中，一个质点的位置和动暈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？试以光的衍射为例加以说明.答案微观粒子的位置和动量不能同时被精确测定.在粒子的衍射现象中，设有粒子通过狭缝后落在屏上，狭缝宽度为G（用坐标表示心），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来运动方

5、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，不确定量为根据3妙&名知，如杲Ax更小，则Vx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.［知识梳理］1.定义：在经典物理学屮，可以同时用质点的位置和动量精确描述它的运动，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的.2.微观粒子运动的位置不确定量A工和动量的不确定量△必的关系式心2佥,其中力是普朗克常量，这个关系式叫不确定关系.3.不确定关系告诉我们

6、，如果要更准确地确定粒子的位置（即心更小），那么动量的测量一-定会更不准确（即△必更大），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.［即学即用1判断下列说法的正误.（1）微观粒子的动量和位置不可同时确定.（J）（2）微观粒子同时具有确定的位置和动量在将来可以用实验验证.（X）（3）不确定关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体.（V）一、对德布罗意波的理解1.任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们Z所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小

7、的缘故.hE2•德布罗意波波长的计算公式为比,频率公式为1.德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子対应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是徳布罗意波.4•徳布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波.【例1】下列关于德布罗意波的认识，正确的是（）A.任何一个物体都有一种波和它对应，这就是德布罗意波B.X光的衍射证实了德布罗意波的假设是正确的C.电子的衍射证实了德布罗意波的假设是正确的D.宏观物体

8、运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性答案C解析运动的物体才具有波动性，A项错误；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，它的衍射不能证实德布罗意波的存在，B