(共30张PPT)
第四章 波粒二象性
学 习 目 标 物 理 与 STSE
1.知道实物粒子和光子一样具有波动性．
2．知道德布罗意波长和粒子动量的关系．
(重点、难点)
3．初步了解不确定性关系(重点)
宏观物体 微观粒子
具有确定的坐标和动量，可用牛顿力学描述 没有确定的坐标和动量，需用量子力学描述
有连续可测的运动轨道，可追踪各个物体的运动轨迹 有概率分布特性，不可能分辨出各个粒子的轨迹
体系能量可以为任意的、连续变化的数值 能量量子化
不确定性关系无实际意义 遵循不确定性关系
B
90
8
B
90
8
底
板
晶体(光栅
窄缝
内容
德布罗意波
不确定性关系
意义INCLUDEPICTURE"分级训练.tif" INCLUDEPICTURE "F:\\粤教物理选择性必修3\\分级训练.tif" \* MERGEFORMATINET
A级 合格达标
1.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、中子这样的微观粒子才具有波动性
C.X射线的衍射实验，证实了德布罗意假设是正确的
D.宏观物体运动时也具有波动性，但是不容易观察到
解析：物质波与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同，A错误；德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应，即物质波，B错误；电子是实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，证实了德布罗意假设是正确的，C错误；宏观物体运动时，对应的德布罗意波长非常小，看不到它的衍射或干涉现象，但不能否定其波动性，D正确.
答案：D
2.质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大到2v，则该粒子的物质波的波长将（粒子的质量保持不变）（ ）
A.变为原来波长的一半 B.保持不变
C.变为原来波长的 D.变为原来波长的两倍
解析：由物质波波长公式λ＝＝可知选项A正确.
答案：A
3.（多选）为了观察晶体的原子排列，可以采用两种方法：用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像（由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显的衍射现象，因此电子显微镜的分辨率高）；利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列.则下列分析正确的是（ ）
A.电子显微镜所利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸小得多
B.电子显微镜中电子束运动的速度应很小
C.要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸
D.中子的物质波波长可以与原子尺寸相当
解析：由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显的衍射现象”及发生衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，A项正确；由德布罗意波长公式可知，电子束的运动速度越大，波长越短，B项错误；由信息“利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波波长或X射线的波长与原子尺寸相当，D项正确，C项错误.
答案：AD
4.（多选）如图甲所示为电子衍射装置，利用该装置得到的电子衍射图样如图乙所示.下列说法正确的是（ ）
A.暗条纹没有电子到达
B.亮条纹是电子到达概率大的地方
C.电子衍射图样证明了光具有波动性
D.电子衍射图样证明了实物粒子具有波动性
解析：亮条纹是电子到达概率大的地方，暗条纹是电子到达概率小的地方，但仍有电子到达，A错误，B正确；该实验说明实物粒子具有波动性，不能说明光具有波动性，C错误，D正确.
答案：BD
5.法国物理学家德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有波与它对应，波长λ＝.人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波，如果有两个电子速度分别为v1和v2，且v1＝2v2，则这两个电子对应的德布罗意波的波长关系为（ ）
A.λ1∶λ2＝1∶1 B.λ1∶λ2＝1∶2
C.λ1∶λ2＝2∶1 D.无法比较
解析：两个电子的速度之比v1∶v2＝2∶1，则两个电子的动量之比p1∶p2＝2∶1.所以两个电子的德布罗意波长λ1∶λ2＝1∶2.故B正确.
答案：B
B级 等级提升
6.德布罗意认为实物粒子也具有波动性，他给出了德布罗意波长的表达式λ＝.现用同样的直流电压加速原来静止的一价氢离子H＋和二价镁离子Mg2＋，已知氢离子与镁离子的质量之比为1∶24，则加速后的氢离子和镁离子的德布罗意波长之比为（ ）
A.1∶4 B.1∶4
C.4∶1 D.4∶1
解析：离子加速后的动能Ek＝qU，离子的德布罗意波长λ＝＝＝，所以＝＝，故选项D正确.
答案：D
7.任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为 （ ）
A. B.
C. D.
解析：由动量守恒p2－p1＝（m1＋m2）v知，－＝，所以λ＝，故D正确.
答案：D
8.现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构.为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为，其中n>1.已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为（ ）
A. B.
C. D.
解析：根据λ＝，p＝mv，又由题意可知
λ＝＝＝，则v＝，
电子经过电场加速，由动能定理eU＝mv2，
解得U＝，正确的选项为D.
答案：D
9.已知α粒子的质量mα＝6.64×10－27 kg，速度v＝3×107 m/s，要观察到α粒子明显的衍射现象，障碍物的尺寸约为（ ）
A.3.3×10－10 m B.3.3×10－12 m
C.3.3×10－15 m D.3.3×10－18 m
解析：λ＝＝＝ m≈3.3×10－15 m.要观察到明显的衍射现象，障碍物的尺寸与波长差不多，C正确.
答案：C
10.一颗质量为5.0 kg的炮弹：
（1）以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大？
（2）假设它以光速运动，它的德布罗意波长多大？
（3）若要使它的德布罗意波长与波长是400 nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？
解析：直接利用德布罗意关系式进行计算.
（1）炮弹的德布罗意波长
λ1＝＝＝ m＝6.63×10－37 m.
（2）它以光速运动时的德布罗意波长
λ2＝＝＝ m＝4.42×10－43 m.
（3）由λ＝＝，得
v＝＝ m/s≈3.32×10－28 m/s.
答案：（1）6.63×10－37 m （2）4.42×10－43 m （3）3.32×10－28 m/s
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