粤教版选修35 第二章第五节德布罗意波 课件（21张）.ppt

第五节德布罗意波 第二章波粒二象性 学习目标1 知道实物粒子具有波动性 2 通过对实物波实验内容的学习 感受实验探究这一重要方法 3 初步了解不确定性关系的内容 感受数学工具在物理学发展过程中的作用 第二章波粒二象性 一 德布罗意波假说1 德布罗意波 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 物质波的波长与其动量之间的关系式粒子的动量p与平面波的频率 和波长 之间的关系为 实物粒子 物质波 想一想 1 射击运动员射击时会因为子弹的波动性而 失准 吗 为什么 根据现实情况下子弹质量 速度大小所对应的德布罗意波长来做定性说明 提示 不会 因为宏观的子弹质量 速度大 动量大 德布罗意波长非常小 二 电子衍射1 物质波的实验验证 1927年戴维孙和汤姆生分别利用晶体做了 实验 得到了电子的 证明了德布罗意波的假说 2 实物粒子的波粒二象性 波粒二象性是包括光子在内的一切微观粒子的共同特征 和光子一样 对微观粒子运动状态的最准确的描述是 衍射 衍射图样 概率波 三 电子云当原子处于稳定状态时 电子会形成一个稳定的概率分布 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 一些 概率小的地方小圆点 一些 这样的概率分布图称为电子云 密 疏 四 不确定性关系1 不确定性关系 用 x表示微观粒子位置的不确定性 用 p表示微观粒子在x方向上的动量的不确定性 那么 式中h是普朗克常量 2 意义 微观粒子的波粒二象性及不确定性关系 在本质上是 的 它们都导致了一个共同的结果 微观粒子运动的状态 不能像宏观物体的运动那样通过确定的轨迹来描述 而是只能通过概率波作统计性的描述 一致 想一想 2 在微观物理学中 由于我们不可能同时准确地知道某个粒子的位置和动量 粒子出现的位置是无规律可循的 你认为呢 提示 虽然我们不可能同时准确地知道某个粒子的位置和动量 但粒子的运动却有规律可循 那就是统计规律 比如 衍射的亮斑位置就是粒子出现概率大的位置 理解德布罗意波 2 德布罗意波和光波一样 也是概率波 即实物粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配 微观粒子的运动状态不可能用 轨迹 来描述 只能通过大量粒子的运动做统计性的描述 因此电子在原子内没有确定的值 在原子核外任何地方都有可能出现 只是概率不同 用点的疏密描绘出来就是电子云 3 根据德布罗意波假说 实物粒子也具有波粒二象性 宏观物体的动量比较大 所以德布罗意波波长很短 波动性不明显 微观粒子的德布罗意波波长较长 在一些特定环境下可以观察到他们的干涉和衍射等波的现象 特别提醒 电子的衍射等现象证明电子具有波动性 也为德布罗意假设提供了实验依据 电子的波动性和粒子性是统一的 并不是相互矛盾 如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m s的速度运动 则它们的德布罗意波的波长分别是多长 中子的质量为1 67 10 27kg 答案 4 0 10 10m6 63 10 35m 1 2013 高考江苏卷改编 如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等 则它们的 也相等 a 速度b 动能c 动量d 质量 c 理解不确定性关系 2 普朗克常量在不确定性关系中扮演重要角色 如果h的值可忽略不计 这时物体的位置 动量可同时有确定的值 如果h的值不能忽略 这时不确定性关系也就表现的不可忽略 必须考虑微粒的波粒二象性 h成为划分经典物理学和量子力学的一个界限 特别提醒 不确定性关系不是说微观粒子的坐标测不准 也不是说微观粒子的动量测不准 更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准 而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准 不确定性关系是自然界的一条客观规律 不是测量技术和主