5.3 实物粒子的波粒二象性 学案 (1)

5.3
实物粒子的波粒二象性
学案1
【学习目标】
（1）了解光既具有波动性，又具有粒子性；
（2）知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性；
（3）知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。
（4）了解不确定关系的概念和相关计算；
【学习重点】
实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。
【知识要点】
1、光的波粒二象性
讲述光的波粒二象性，进行归纳整理。
（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。
（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。
2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。
＝
3、粒子的波动性
法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。
（1）德布罗意波：实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。
（2）物质波波长：
＝
4、物质波的实验验证
宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事
电子波动性的发现者——戴维森和小汤姆逊
电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。
5、不确定度关系（uncertainty
relatoin）
经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。
（1）物理意义：
微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量越小，动量的不确定量就越大，反之亦然。
（2）
微观本质：
是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。
【典型例题】
例1：一颗质量为10g
的子弹，具有200m·s-1的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.
01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大
解：子弹的动量
动量的不确定范围
由不确定关系式
，得子弹位置的不确定范围
【达标训练】
一电子具有200
m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多大
答案：
解 :
电子的动量为：
动量的不确定范围
由不确定关系式，得电子位置的不确定范围
我们知道原子大小的数量级为10-10m，电子则更小。
【反思】
收获
疑问