全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(人教版) 課件 第4章　5 粒子的波動性和量子力學(xué)的建立

第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性5粒子的波動性和量子力學(xué)的建立

1.知道光的波粒二象性，理解實物粒子的波動性(重點).2.理解德布羅意波，會解釋相關(guān)現(xiàn)象(重難點).3.了解量子力學(xué)的建立過程和應(yīng)用(重點).課前·

自主預(yù)習(xí)1．德布羅意波：每一個_______的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與__________相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫________．2．物質(zhì)波的波長、頻率關(guān)系式：物質(zhì)波波長、頻率的計算公式為λ＝____，ν＝____．粒子的波動性運動實物粒子物質(zhì)波1．實驗探究思路：________、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實物粒子具有波動性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象．2．實驗驗證：1927年戴維森和湯姆孫分別利用晶體做了________衍射實驗，得到了________的衍射圖樣，證實了電子的________．物質(zhì)波的實驗驗證干涉電子束電子波動性波動性動量很小1．量子力學(xué)的建立(1)19、20世紀(jì)之交，人們在____________、______________、______________等許多類問題中，都發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的現(xiàn)象．(2)德國物理學(xué)家海森堡和玻恩等人對玻爾的氫原子理論進行了推廣和改造，使之可以適用于更普遍的情況．他們建立的理論被稱為___________.量子力學(xué)的建立和量子力學(xué)的應(yīng)用黑體輻射光電效應(yīng)氫原子光譜矩陣力學(xué)(3)1926年，奧地利物理學(xué)家薛定諤提出了物質(zhì)波滿足的方程——_____________，使玻爾理論的局限得以消除．由于這個理論的關(guān)鍵是物質(zhì)波，因此被稱為____________．(4)1926年，薛定諤和美國物理學(xué)家?？ㄌ睾芸煊肿C明，波動力學(xué)和矩陣力學(xué)在數(shù)學(xué)上是等價的，它們是同一種理論的兩種表達方式．隨后數(shù)年，在以玻恩、海森堡、薛定諤以及英國的狄拉克和奧地利的泡利為代表的眾多物理學(xué)家的共同努力下，描述微觀世界行為的理論被逐步完善并最終完整地建立起來，它被稱為量子力學(xué)．薛定諤方程波動力學(xué)2．量子力學(xué)的應(yīng)用(1)借助量子力學(xué)，人們深入認(rèn)識了____________________________.(2)量子力學(xué)推動了___________________的發(fā)展．(3)量子力學(xué)推動了______、___________和_______的發(fā)展．如激光、核磁共振、原子鐘，等等．(4)量子力學(xué)推動了___________的發(fā)展．微觀世界的組成、結(jié)構(gòu)和屬性核物理和粒子物理原子分子物理光學(xué)固體物理課堂·

重難探究1．對物質(zhì)波的理解(1)任何物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動性，我們之所以觀察不到宏觀物體的波動性，是因為宏觀物體對應(yīng)的波長太小的緣故．對粒子的波動性的理解(2)粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受統(tǒng)計規(guī)律支配，不要以宏觀觀點中的波來理解德布羅意波．(3)德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣，使之包括了所有的物質(zhì)粒子，即光子與實物粒子都具有粒子性，又都具有波動性，與光子對應(yīng)的波是電磁波，與實物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波．對物質(zhì)波的理解例1下列關(guān)于德布羅意波的認(rèn)識，正確的解釋是 (

)A．任何一個物體都有一種波和它對應(yīng)，這就是物質(zhì)波B．X光的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C．電子的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D．宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體不具有波動性【答案】C【解析】運動的物體才具有波動性，A錯誤；宏觀物體由于動量太大，德布羅意波長太小，所以看不到它的干涉、衍射現(xiàn)象，但仍具有波動性，D錯誤；X光是波長極短的電磁波，是光子，它的衍射不能證實物質(zhì)波的存在，B錯誤．變式1下列說法中正確的是

(

)A．物質(zhì)波屬于機械波B．物質(zhì)波與機械波沒有本質(zhì)區(qū)別C．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性D．德布羅意認(rèn)為，任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波和它對應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波【答案】D【解析】物質(zhì)波是一切運動著的物體所具有的波，與機械波性質(zhì)不同，A、B錯誤；宏觀物體也具有波動性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯，看不出來，C錯誤；德布羅意認(rèn)為，任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波和它對應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波，D正確．變式2

(2024年徐州檢測)湯姆孫利用電子束穿過鋁箔，得到如圖所示的衍射圖樣．則

(

)A．該實驗現(xiàn)象是電子粒子性的表現(xiàn)B．該實驗證實了原子具有核式結(jié)構(gòu)C．實驗中電子的物質(zhì)波波長與鋁箔中原子間距差不多D．實驗中增大電子的速度，其物質(zhì)波波長變長【答案】C對物質(zhì)波波長的計算例2如果一個中子和一個質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運動，則它們的德布羅意波的波長分別是多長？(中子的質(zhì)量為1.67×10-27kg)變式3

1924年德布羅意提出假設(shè)：實物粒子也具有波動性，即每一個運動的粒子都與一個對應(yīng)的波相聯(lián)系．下列關(guān)于德布羅意波的波長的說法正確的是

(

)A．速度相同的電子與質(zhì)子，質(zhì)子的德布羅意波的波長較長B．動量相同的電子與質(zhì)子，電子的德布羅意波的波長較長C．動能相同的電子與質(zhì)子，電子的德布羅意波的波長較長D．加速度相同的電子與質(zhì)子，質(zhì)子的德布羅意波的波長較長【答案】C【答案】A小練·

隨堂鞏固1．(多選)下列關(guān)于實物粒子的說法正確的是 (

)A．向前飛行的子彈不具有波動性B．射擊運動員之所以很難射中靶子，是因為子彈具有波動性C．子彈既具有粒子性，又具有波動性D．子彈具有波動性，但波長很短表現(xiàn)不出來【答案】CD【解析】運動的實物粒子具有波粒二象性，對子彈來說，其德布羅意波長很短，很難表現(xiàn)出波動性，子彈的波動性對射擊的準(zhǔn)確性沒有任何影響，C、D正確，A、B錯誤．2．如果一個電子和一個中子的德布羅意波長相等，則下列與此相關(guān)的物理量也相等的是

(

)A．速度

B．動能C．動量

D．總能量【答案】C3．(2023年南京聯(lián)考)量子理論是現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱之一，量子理論的核心觀念是“不連續(xù)”．關(guān)于量子理論，以下說法錯誤的是

(

)A．普朗克為解釋黑體輻射，首先提出“能量子”的概念，他被稱為“量子之父”B．愛因斯坦實際上是利用量子觀念和能量守恒解釋了光電效應(yīng)C．康普頓效應(yīng)證明光具有動量，也說明光是不連續(xù)的D．氫原子中，量子數(shù)N越大，核外電子的速率越大【答案】D【答案】A5．下列說法中正確的是

(

)A．質(zhì)量大的物體，其德布羅意波長較短B．速度大的物體，其德布羅意波長較短C．動量大的