【新教材】高中物理选择性必修三--4.5粒子的波动性和量子力学的建立 同步精选课件（15页ppt）

(共15张PPT)
第
节
5
粒子的波动性和量子力学的建立
高中物理 选择性必修第三册
第四章
学习目标
1.知道实物粒子的波动性假设和实验验证。
2.知道 实物粒子和光意义也具有波粒二象性。
3.体会量子力学的建立对人们认识物质世界的影响。
引入
通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么实物粒子是否也会同时具有波动性呢？
一 粒子的波动性
1.波粒二象性：
，p—粒子性
ν，λ—波动性
h—粒子性、波动性的桥梁
2.粒子的波动性
每一个运动的粒子都与对应的波长相联系，这种与实物粒子相联系的波，我们管这种波叫德布罗意波，也叫物质波.
光既有波动性，又具有粒子性.
1）德布罗意波：
2）物质波的波长：
3）物质波的频率：
1924年，德布罗意在博士学位论文中提出假设：实物粒子也具有波动性。这被认为是“没有科学特征的狂想曲”，看似疯狂，却能站得住脚。
1892-1987，法国
德布罗意
2.物质波的实验验证
戴维孙
1881-1958，美国
G.P.汤姆孙
1892-1975，英国
1927年， 戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，获得了衍射图样，证实了电子的波动性。他们因此获得了1937年的诺贝尔物理学奖.
1）实验思路：
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：
1929年， 德布罗意获得了诺贝尔物理学奖，成为以学位论文获得此殊荣的人.
②宏观物体动量很大，德布罗意波的波长很短，根本无法观察到波动性。
3）说明
4）德布罗意提出物质波的观念被证实，表明实物粒子也具有波粒二象性。
①中子、质子、原子、分子具有波动性， 和 的关系同样正确。
1.经典物理学的疑难
2.新理论的成功
二、量子力学的建立和应用
普朗克黑体辐射理论、爱因斯坦光电效应理论、康普顿散射理论、玻尔氢原子理论以及德布罗意物质波假说等一系列理论在解释实验方面都取得了成功。
3.意义
量子力学的创立是物理学历史上的一次重要革命。它和相对论共同构成了20世纪以来物理学的基础。
4．量子力学的应用
2)量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。
1)量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。
3)量子力学推动了固体物理的发展。
本课小结
一、粒子的波动性
二、量子力学的建立和应用
1.建立
2.意义
3.应用
当堂检测
1. 下列关于德布罗意波的认识正确的是（　　）
A.不管静止的还是运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波
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
解析：A错：只有运动的物体才具有波动性；
B错：X光是波长很短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在；
C对：电子是实物粒子，其衍射证实了物质波的存在；
D错：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，但宏观物体仍具有波动性。
C
2.［江苏卷］［多选］现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是（　　）
A.一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多
B.肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的
C.质量为10-3 kg、速度为10-2 m/s的小球，其德布罗意波长约为10-28 m，不过我们能清晰地观测到小球的波动性
D.人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同
解析：肥皂泡呈现彩色花纹是光的干涉现象，利用热中子研究晶体的结构是利用了中子的衍射现象，干涉和衍射是波动性的表现，故B、D正确。
BD
3. 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？
4.我们能感知光现象，是因为我们接收到了一定能量的光.一个频率是106Hz的无线电波的光子的能量是多大？一个频率是6×1014Hz的绿色光子和1018的γ光子的能量各是多大？结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明，为什么低频电磁波的波动性显著而高频电磁波的粒子性显著.
无线电波光子： 1=hν1=6.63×10-34×106J=6.63×10-28J
绿色光子： 2=hν2=6.63×10-34×6×1014J=3.98×10-19J
γ光子： 3=hν3=6.63×10-34×1018J=6.63×10-16J
由此可知，低频电磁波的能量小、动量小、波长长，高频电磁波的能量大、动量大、波长短.由概率波的波粒二象性特点可知，低频电磁波波动性显著，高频电磁波的粒子性显著.
解析：
谢 谢！