2019_2020学年高中物理第4章4实物粒子的波粒二象性5不确定关系学案教科版

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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.理解德布罗意波，会计算物质的波长，会解释相关现象，知道电子云．(重点、难点)2.知道不确定关系的具体含义．(重点、难点)一、德布罗意假说及实验验证电子云1．德布罗意假说实物粒子象光子一样，也具有波粒二象性，与粒子相对应的波称为德布罗意波，也叫物质波．2．德布罗意关系式E＝hν　p＝3．电子波动性的实验证实(1)1926年，戴维孙和革末通过实验首次发现了电子的衍射现象．(2)1927年，汤姆孙用实验证明，电子在穿过金属片后像X射线一样产生衍射现象，也证实了电子的波动性．(3)人们相继用实验证

2、实原子、分子、中子等微观粒子的波动性，德布罗意关系式已成为微观粒子的波动性和粒子性之间关系的基本公式．4．氢原子中的电子云(1)概率波同光波是概率波一样，与实物粒子对应的波(德布罗意波)也是一种概率波．(2)电子云①定义电子在原子核周围出现的概率密度分布．②电子的分布电子在空间运动的过程中，概率密度大(小)的地方，电子运动在那里的机会就多(少)，电子云反映了原子核外电子位置的可能性．二、不确定关系1．不确定关系在经典物理学中，质点在任意时刻都有确定的位置和动量，沿着一定的轨道运动．在量子力学中，同时确定粒子的动量和位置时，两者的精确度有一个原则

3、上的限制，其数学表达式称为不确定关系．2．表达式ΔxΔpx≥.其中Δpx表示粒子位置的不确定量，用Δpx表示在x方向上动量的不确定量，h是普朗克常量．表达式的意义是：粒子在某一方向位置的不确定量和在这方向上动量的不确定量的乘积大于或等于.1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电子不但具有粒子性也具有波动性．(√)(2)物质波的波长由粒子的大小决定．(×)(3)物质波的波长和粒子运动的动量有关．(√)(4)我们可以根据电子的运动轨迹判断电子出现的位置．(×)(5)经典的粒子可以同时确定位置和动量．(√)(6)微观粒子可以同时确定位置

4、和动量．(×)(7)对于微观粒子，不可能同时准确地知道其位置和动量．(√)2．(多选)下列说法中正确的是(　　)A．物质波属于机械波B．物质波与机械波有本质区别C．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波BD　[物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，A错误，B正确；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，C错误；德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，

5、这种波叫物质波，D正确．]3．对不确定性关系ΔxΔp≥有以下几种理解，其中正确的是(　　)A．微观粒子的动量不可能确定B．微观粒子的坐标不可能确定C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定D．不确定性关系仅适用于电子和光子等微观粒子，不适用于其他宏观物体C　[不确定性关系ΔxΔp≥表示确定位置、动量的精确度互相制约，此长彼消，当粒子位置的不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；当粒子位置的不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小，故不能同时准确确定粒子的动量和坐标．不确定性关系也适用于其他宏观物体，不过这些不确定量微乎其微．]对德布罗意波的进一步理解

6、1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之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的缘故．2．粒子在空间各处出现的几率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．3．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，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．4．求解德布罗意波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.(2)根据波长公式λ＝求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表

7、达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝；微观粒子的动能：Ek＝mv2，动量p＝mv.【例1】　如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为1.67×10－27kg)[解析]　中子的动量为p1＝m1v子弹的动量为p2＝m2v据λ＝知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为λ1＝，λ2＝联立以上各式解得λ1＝，λ2＝将m1＝1.67×10－27kg，v＝1×103m/s，h＝6.63×10－34J·s，m2＝1.0×10－2kg代入上面两式可解得λ1＝4.0×10－10m，λ2＝6.6

8、3×10－35m.[答案]　4.0×10－10m　6.63×10－35m宏观物体波动性的三点提醒(1)一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其