4.6 第5节　粒子的波动性和量子力学的建立 课件《创新课堂》选择性必修三（33页ppt）

(共33张PPT)
第5节　粒子的波动性和量子力学的建立
1．理解德布罗意波，会解释相关现象。　2.了解电子衍射实验，了解创造条件来进行有关物理实验的方法。　3.了解量子力学的建立过程，了解量子力学的应用。　
课前知识梳理
PART
01
第一部分
波动性
运动
物质波
干涉
戴维森
G.P.汤姆孙
波动性
动量
很短
微观
相对论
微观
组成
结构
核物理
判断下列说法是否正确。
(1)德布罗意认为实物粒子也具有波动性。(　　)
(2)湖面上的水波就是物质波。(　　)
(3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。(　　)
(4)向前飞行的子弹具有波动性。(　　)
(5)借助量子力学，人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性。(　　)
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课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　物质波的理解和波长的计算
1．物质的分类
(1)分子、原子、电子、质子等粒子及由这些粒子组成的物质。
(2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质。
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角度2　物质波的实验验证
(多选)电子衍射和双缝干涉实验是证明德布罗意物质波理论的重要实验，电子束通过铝箔后的衍射图样如图甲所示，不同数目的电子通过双缝后的干涉图样分别如图乙、图丙和图丁所示。下列说法正确的是(　　)
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．这两个实验都说明电子是粒子
C．这两个实验说明光子具有波动性
D．这两个实验说明实物粒子具有波动性
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[解析]　物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的概率，其中概率的大小受波动规律的支配，亮条纹是电子到达概率大的地方，故A正确；
电子是实物粒子，这两个实验是以电子是实物粒子为依据的，衍射与干涉是波特有的现象，所以电子束的衍射图样证实了德布罗意物质波的假说是正确的，说明实物粒子具有波动性，故B错误，D正确；
题图图样为电子衍射和双缝干涉图样，不能说明光子具有波动性，故C错误。
知识点二　微观粒子的波粒二象性和量子力学
角度1　微观粒子的波粒二象性
(2024·广东潮州期末)如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验(　　)
A．只能证明光具有波动性
B．只能证明光具有粒子性
C．只能证明光能够发生干涉
D．可以证明光具有波粒二象性
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[解析]　弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，说明光在通过狭缝后发生了衍射，而发生衍射现象是波所特有的性质，则可说明光具有波动性；另外，当光照射到锌板上后，与锌板相连的验电器铝箔有张角，说明锌板在光的照射下，吸收了光子，使其核外电子发生电离从而逸出，即锌板发生了光电效应，失去电子后带正电，将与之相连的铝箔上的负电荷吸引过来后铝箔就带上了正电，因此铝箔出现张角，而发生光电效应恰恰说明光具有粒子性，因此该实验可以证明光具有波粒二象性。
(2024·江苏盐城期中)关于波粒二象性，下列说法正确的是(　　)
A．光像原子一样是一种微粒，光又像机械波一样是一种波
B．波粒二象性是牛顿的微粒说与惠更斯的波动说结合起来的学说
C.光是一种波，同时也是一种粒子，大量光子表现的物理规律是波动性，单个光子的表现有偶然性，是粒子性的反映
D．光具有波粒二象性，实物粒子不具有波粒二象性
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[解析]　光是一种波，同时也是一种粒子，大量光子表现的物理规律是波动性，单个光子的表现有偶然性，是粒子性的反映，这种粒子性与波动性不同于宏观物质的机械波，也不能把光子看作宏观概念中的粒子，而牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，是宏观意义的粒子，而不是微观概念上的粒子，故A、B错误，C正确；
虽然宏观物体的德布罗意波的波长太小，不容易观察其波动性，但是实物粒子具有波粒二象性，故D错误。
角度2　量子力学的发展
(多选)关于经典力学和量子力学，下列说法正确的是(　　)
A．不论是对宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
B．量子力学适用于宏观物体的运动；经典力学适用于微观粒子的运动
C．经典力学适用于宏观物体的运动；量子力学适用于微观粒子的运动
D．普朗克量子力学的提出，使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
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[解析]　经典力学适用于宏观、低速运动的物体，对于微观、高速运动的物体不再适用，量子力学适用于微观粒子的运动，故A、B错误，C正确；
普朗克量子力学的提出，使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界，D正确。
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(物质波的理解)(多选)关于物质波，下列认识错误的是(　　)
A．任何运动的物体都伴随一种波，这种波叫物质波
B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
D．与宏观物体相联系的物质波不具有干涉、衍射等现象
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解析：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有与其本身相联系的波，这就是物质波，故A正确；
X射线的本质是电磁波，X射线的衍射实验，证实了X射线的波动性，故B错误；
电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的，故C正确；
物质波具有干涉、衍射等现象，故D错误。
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解析：康普顿效应揭示了光的粒子性，A正确，不符合题意；
光子散射后能量减小，则频率减小，波长变长，B正确，不符合题意；
X射线是电磁波，则光子与电子碰撞后速度不变，C错误，符合题意；
3．(量子力学的应用)(多选)量子力学的创立给人类的科学、技术和社会形态带来了极其深刻的影响。有关量子力学的应用，下列说法正确的是(　　)
A．量子力学推动了核物理和粒子物理的发展
B．量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展
C.量子力学否定了经典力学理论
D．量子力学推动了固体物理的发展
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解析：量子力学并没有否定经典力学理论，而是在其基础上发展起来的，推动了核物理和粒子物理的发展，推动了原子、分子物理和光学的发展，推动了固体物理的发展，故C错误，A、B、D正确。