鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第6章 第2节 实物粒子的波粒二象性课件21张PPT

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第2节　实物粒子的波粒二象性
核心素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.知道实物粒子具有波动性。
2.
知道粒子的能量E与相应波的频率ν之间的关系，知道粒子的动量p与相应波长λ之间的关系。
3.初步了解不确定性关系。
通过计算了解我们不能直接观察到实物粒子波动性的原因。
了解历史上对德布罗意假说的实验探究。
知识点一　德布罗意假说及其实验探索
1.德布罗意波
每一个运动的粒子都有一个对应的波，人们称这种波为
或德布罗意波。
2.物质波的波长、频率与粒子能量、动量的关系
(1)粒子的能量E与相应波的频率ν之间的关系为E＝
。
物质波
hν
3.对德布罗意假说的实验探索
(1)1927年，戴维孙和革末通过实验首次发现了电子的
。
(2)1927年，汤姆孙用实验证明，电子在穿过金属片后像X射线一样产生___________，也证实了电子的
。
(3)1960年，约恩孙直接做了电子
实验，从屏上摄得了类似杨氏双缝干涉图样的照片。
衍射现象
衍射现象
波动性
双缝干涉
[思考判断]
(1)电子不但具有粒子性也具有波动性。(
)
(2)物质波的波长由粒子的大小决定。(
)
(3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。(
)
√
×
√
知识点二　不确定关系
1.在微观世界中，粒子的
和
不能同时确定。
式中，Δx为位置的不确定范围，Δp为动量的不确定范围，h为普朗克常量。
3.此式表明，不能
精确测定一个微观粒子的位置和动量。
位置
动量
同时
[思考判断]
(1)光子通过狭缝后落在屏上的位置是可以确定的。(
)
(2)宏观物体的动量和位置可准确测定。(
)
(3)微观粒子的动量和位置不可同时准确测定。(
)
×
√
√
[问题探究]
电子束通过铝箔后的衍射图样如图所示。
核心要点
对物质波的理解
(1)电子是实物粒子还是电磁波？
(2)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？
答案　(1)电子是实物粒子。
(2)说明了运动的电子束具有波动性。
[探究归纳]
1.任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小。
2.物质波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不能以宏观观点中的波来理解德布罗意波。
3.德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。
[经典示例]
[例1]
(多选)关于物质波，下列认识中正确的是(　　)
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
解析　据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，A选项正确；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选项正确；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，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。
答案　AC
[针对训练1]
(多选)以下说法正确的是(　　)
A.宏观粒子也具有波动性
B.抖动细绳一端，绳上的波就是物质波
C.物质波也是一种概率波
D.物质波就是光波
解析　任何物体都具有波动性，故A正确；对宏观物体而言，其波动性难以观测，我们所看到的绳波是机械波，不是物质波，故B错误；物质波与光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出现的概率遵循波动规律，但物质波不是光波，故C正确，D错误。
答案　AC
核心要点
不确定关系
A.微观粒子的动量不可确定
B.微观粒子的位置不可确定
C.微观粒子的动量和位置不可同时确定
D.不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体
答案　CD
[针对训练2]
(多选)关于不确定性关系，下列说法正确的是(　　)
答案　ABD