粵教版選修35 第二章第五節(jié)德布羅意波 課件（21張）.ppt

第五節(jié)德布羅意波 第二章波粒二象性 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性 2 通過(guò)對(duì)實(shí)物波實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí) 感受實(shí)驗(yàn)探究這一重要方法 3 初步了解不確定性關(guān)系的內(nèi)容 感受數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用 第二章波粒二象性 一 德布羅意波假說(shuō)1 德布羅意波 任何一個(gè) 都和一個(gè)波相對(duì)應(yīng) 這種波稱為德布羅意波 也稱為 2 物質(zhì)波的波長(zhǎng)與其動(dòng)量之間的關(guān)系式粒子的動(dòng)量p與平面波的頻率 和波長(zhǎng) 之間的關(guān)系為 實(shí)物粒子 物質(zhì)波 想一想 1 射擊運(yùn)動(dòng)員射擊時(shí)會(huì)因?yàn)樽訌椀牟▌?dòng)性而 失準(zhǔn) 嗎 為什么 根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況下子彈質(zhì)量 速度大小所對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)來(lái)做定性說(shuō)明 提示 不會(huì) 因?yàn)楹暧^的子彈質(zhì)量 速度大 動(dòng)量大 德布羅意波長(zhǎng)非常小 二 電子衍射1 物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 1927年戴維孫和湯姆生分別利用晶體做了 實(shí)驗(yàn) 得到了電子的 證明了德布羅意波的假說(shuō) 2 實(shí)物粒子的波粒二象性 波粒二象性是包括光子在內(nèi)的一切微觀粒子的共同特征 和光子一樣 對(duì)微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的最準(zhǔn)確的描述是 衍射 衍射圖樣 概率波 三 電子云當(dāng)原子處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí) 電子會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的概率分布 人們常用一些小圓點(diǎn)來(lái)表示這種概率分布 概率大的地方小圓點(diǎn) 一些 概率小的地方小圓點(diǎn) 一些 這樣的概率分布圖稱為電子云 密 疏 四 不確定性關(guān)系1 不確定性關(guān)系 用 x表示微觀粒子位置的不確定性 用 p表示微觀粒子在x方向上的動(dòng)量的不確定性 那么 式中h是普朗克常量 2 意義 微觀粒子的波粒二象性及不確定性關(guān)系 在本質(zhì)上是 的 它們都導(dǎo)致了一個(gè)共同的結(jié)果 微觀粒子運(yùn)動(dòng)的狀態(tài) 不能像宏觀物體的運(yùn)動(dòng)那樣通過(guò)確定的軌跡來(lái)描述 而是只能通過(guò)概率波作統(tǒng)計(jì)性的描述 一致 想一想 2 在微觀物理學(xué)中 由于我們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道某個(gè)粒子的位置和動(dòng)量 粒子出現(xiàn)的位置是無(wú)規(guī)律可循的 你認(rèn)為呢 提示 雖然我們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道某個(gè)粒子的位置和動(dòng)量 但粒子的運(yùn)動(dòng)卻有規(guī)律可循 那就是統(tǒng)計(jì)規(guī)律 比如 衍射的亮斑位置就是粒子出現(xiàn)概率大的位置 理解德布羅意波 2 德布羅意波和光波一樣 也是概率波 即實(shí)物粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不可能用 軌跡 來(lái)描述 只能通過(guò)大量粒子的運(yùn)動(dòng)做統(tǒng)計(jì)性的描述 因此電子在原子內(nèi)沒(méi)有確定的值 在原子核外任何地方都有可能出現(xiàn) 只是概率不同 用點(diǎn)的疏密描繪出來(lái)就是電子云 3 根據(jù)德布羅意波假說(shuō) 實(shí)物粒子也具有波粒二象性 宏觀物體的動(dòng)量比較大 所以德布羅意波波長(zhǎng)很短 波動(dòng)性不明顯 微觀粒子的德布羅意波波長(zhǎng)較長(zhǎng) 在一些特定環(huán)境下可以觀察到他們的干涉和衍射等波的現(xiàn)象 特別提醒 電子的衍射等現(xiàn)象證明電子具有波動(dòng)性 也為德布羅意假設(shè)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù) 電子的波動(dòng)性和粒子性是統(tǒng)一的 并不是相互矛盾 如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10g的子彈都以103m s的速度運(yùn)動(dòng) 則它們的德布羅意波的波長(zhǎng)分別是多長(zhǎng) 中子的質(zhì)量為1 67 10 27kg 答案 4 0 10 10m6 63 10 35m 1 2013 高考江蘇卷改編 如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等 則它們的 也相等 a 速度b 動(dòng)能c 動(dòng)量d 質(zhì)量 c 理解不確定性關(guān)系 2 普朗克常量在不確定性關(guān)系中扮演重要角色 如果h的值可忽略不計(jì) 這時(shí)物體的位置 動(dòng)量可同時(shí)有確定的值 如果h的值不能忽略 這時(shí)不確定性關(guān)系也就表現(xiàn)的不可忽略 必須考慮微粒的波粒二象性 h成為劃分經(jīng)典物理學(xué)和量子力學(xué)的一個(gè)界限 特別提醒 不確定性關(guān)系不是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)不準(zhǔn) 也不是說(shuō)微觀粒子的動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn) 更不是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量都測(cè)不準(zhǔn) 而是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn) 不確定性關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律 不是測(cè)量技術(shù)和主