粤教版高中物理选修3-5　2．5德布罗意波_学案word版

德布罗意波

【学习目标】
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。
3．知道电子云的概念。
4．初步了解不确定性。
【学习重难点】
1．光的波粒二象性和为什么说光波是一种概率波。
2．物质波的概念。
【学习过程】
课堂预习
1．任何一个 都和一个波相对应，这种波称为德布罗意波，也称为 。
2．实物粒子的物质波波长与其动量之间的关系为λ＝
3．电子束在晶体的 会发生衍射
电子束在单晶上和在多晶Au上都能产生 图样，且 图样都跟光通过小孔的 图样相同，说明电子与光有相似之处，都具有 ，即电子具有波动性。
4．总的来讲，波粒二象性是包括光子在内的一切 的共同特征，和光子一样，对微观粒子运动状态的最准确的描述是概率波 。
5．当原子处于稳定状态时，电子会形成一个稳定的概率分布，由于历史上的原因，人们常用一些小圆点来表示这种概率分布，概率大的地方小圆点密一些，概率小的地方小圆点疏一些，这样的 分布图称为 。
6．如果用Δx表示微观粒子位置的不确定性，用Δp表示微观粒子动量的不确定性，则两者之间的关系为ΔxΔp≥h/4π，此式称为微观粒子的 关系。
答案：1．实物粒子 物质波
2．h/p
3．晶格上 衍射 衍射 衍射 波粒二象性
4．微观粒子 微观粒子
5．概率 电子云
6．不确定性
基础达标
1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是( )
A．弱光衍射实验
B．电子束在晶体上的衍射实验
C．弱光干涉实验
D．以上选项都不正确
答案：B
解析：根据课本知识我们知道，在历史上，最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验，故B正确。
2．(多选)关于物质波，以下说法正确的是( )
A．任何运动物体都具有波动性
B．湖面上形成的水波就是物质波
C．通常情况下，质子比电子的波长长
D．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道
答案：AD
解析：任何运动物体都具有波动性，选项A正确；湖面上形成的水波是机械波而不是物质波，选项B错误；电子的动量比质子的动量往往要小一些，由λ＝hp 知，电子的德布罗意波波长要长，选项C错误；由于电子的波动性，核外电子绕核运动不可能有确定的轨道，选项D正确。
3．下列说法中正确的是( )
A．质量大的物体，其德布罗意波长短
B．速度大的物体，其德布罗意波长短
C．动量大的物体，其德布罗意波长短
D．动能大的物体，其德布罗意波长短
答案：C
解析：由物质波的波长λ＝hp ，得其只与物体的动量有关，动量越大其波长越短。
4．(多选)下列关于物质波的说法中正确的是( )
A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是本质相同的物体
B．物质波和光波都是概率波
C．粒子的动量越大，其波动性越易观察
D．粒子的动量越小，其波动性越易观察
答案：BD
解析：实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但实物粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同；物质波和光波都是概率波；又由λ＝hp 可知，p越小，λ越大，波动性越明显，正确选项为B、D。
5．(多选)关于物质波，下列认识中错误的是( )
A．任何运动的物体(质点)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．宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
答案：BD
解析：由德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性，即B选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，故C选项正确。干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误。综合以上分析知，本题应选B、D。
能力提升
6. (多选)以下说法正确的是( )
A．微观粒子不能用“轨道”观点来描述粒子的运动
B．微观粒子能用“轨道”观点来描述粒子的运动
C．微观粒子位置不能精确确定
D．微观粒子位置能精确确定
答案：AC
解析：微观粒子的动量和位置是不能同时确定的，这也就决定了不能用“轨道”的观点来描述粒子的运动(轨道上运动的粒子在某时刻具有确定的位置和动量)。故A正确。由微观粒子的波粒二象性可知微观粒子位置不能精确确定，故C正确。
7．由不确定性关系可以得出的结论是( )
A．如果动量的不确定范围越小，则与它对应坐标的不确定范围就越大
B．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大
C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数
D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系
答案：C
解析：由不确定关系的定义分析可知C选项正确，其他三个选项只说明了基本的某个方面，而没有对不确定性关系作进一步的认识，故都不正确。
8．(多选)关于不确定性关系ΔxΔp≥h/4π有以下几种理解，其中正确的是( )
A．微观粒子的动量不可确定
B．微观粒子的坐标不可确定
C．微观粒子的动量和位置不可能同时确定
D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子
答案：CD
解析：本题主要考查对不确定性关系ΔxΔp≥h/4π的理解，不确定性关系表示确定位置、 动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大；反之亦然。故不能同时准确确定粒子的位置和动量。不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响不可忽略，故C、D正确。
9．电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同速度的情况下，质子显微镜的最高分辨率将( )
A．小于0.2 nm
B．大于0.2 nm
C．等于0.2 nm
D．以上说法均不正确
答案：B
解析：电子显微镜是以利用电子的波动性为工作原理的仪器，其分辨率与电子的德布罗意波的波长成反比，物质波的波长与实物粒子的动量有关，即λ＝hp。在同样速度的情况下，由于质子的质量大，故其物质波的波长短，质子显微镜的分辨率要高于电子显微镜的分辨率。
10．下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，由表中数据可判断错误的为( )
A．要检测弹子球的波动性几乎不可能
B．无线电波通常情况下只表现出波动性
C．电子照射到金属晶体上能观察到波动性
D．只有可见光才有波动性
答案：D
解析：因为弹子球的波长太小，要在现在科技水平下测量是不可能的，故A选项正确。因为无线电波的波长很大，相对其他的电磁波频率较小，通常情况下主要表现出波动性，B选项正确。电子照射到金属晶体上能发生衍射现象，得到衍射图样，可以观察到其波动性，C选项正确。所有的光包括可见光和不可见光，都具有波动性和粒子性，即波粒二象性，故D选项错误。