高考物理 核心要点突破系列 第21章第四节《物质波》课件 新人教版选修35.ppt

第四节物质波第五节不确定关系 略 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第四节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性 2 知道德布罗意波波长和粒子动量的关系 3 了解牛顿力学的局限性 重点难点 1 对物质波的认识 2 利用德布罗意波长公式计算物质波波长 课前自主学案 一 物质波1 物理学把物质分为两大类 一类是质子 电子等 称做 另一类是电场 磁场等 统称场 光是传播着的 实物 电磁场 2 任何一个运动着的物体 小到电子 质子 大到行星 太阳 都有一种波与它对应 波长 这种波叫 也叫德布罗意波 宏观物体的德布罗意波长比微观粒子的波长小得多 物质波 二 牛顿力学的局限性1 牛顿力学不能解释实物粒子的 2 牛顿定律适用条件 运动 即波动性不明显的实物粒子的运动 物质波 宏观物体的低速 三 氢原子的电子云在玻尔理论中 认为核外电子在不同的轨道上绕核旋转 后来人们认识到这种假说是不完善的 在现代的量子力学中认为 核外电子并没有确定的轨道 玻尔的电子轨道 只不过是电子出现 最大的地方 把电子的概率分布用图象来表示 用小黑点的疏密程度代表概率的大小 其结果如同电子在原子核周围形成云雾 称为 概率 电子云 一 对物质波的认识1 对物质波的认识我们平时所看到的宏观物体 其运动时 我们看不出它们的波动性来 但也有一个波长与之对应 例如飞行子弹的波长约为10 34m 这个波长实在是太小了 核心要点突破 波粒二象性是微观粒子的特殊规律 一切微观粒子都存在波动性 宏观物体也存在波动性 只是波长太小 难以观测 德布罗意波也是概率波 衍射图样中的亮圆是电子落点概率大的地方 但概率的大小受波动规律的支配 2 物质波的观测1927年 美国两位学者受到德布罗意的启示 在实验室中首次观察到了电子束的衍射图样 从而证实了德布罗意的假设 如图21 4 1为电子束通过铝箔时的衍射图样 图21 4 1 二 牛顿力学的局限性1 在宏观领域 只要知道物体某一时刻的位置 速度 受力情况 就可用牛顿定律确定以后任一时刻的位置和速度 在微观领域 粒子的位置是测不准的 实物粒子在空间的位置分布概率受波动规律支配 2 由于牛顿定律是在研究宏观物体低速运动的基础上总结出来的 故仅适用于宏观物体的低速运动 特别提醒 1 牛顿力学适用于宏观物体的低速运动 牛顿力学不适用于微观物体的运动 2 研究微观粒子的运动规律用量子力学 研究高速运动的宏观物体用相对论力学 课堂互动讲练 下列关于物质波的认识 正确的是 a 任何一个运动的物体都有一种波和它对应 这就是物质波b x光的衍射证实了物质波的假设是正确的c 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的d 物质波是一种概率波 思路点拨 区别德布罗意波和电磁波 机械波 解析 由德布罗意波的定义可知 任何一个运动的物体都有一种波与它对应 德布罗意波 即物质波 是一种概率波 电子的运动是绝对的 故a d对 电子的衍射证实了物质波的存在 故c对 答案 acd 点评 注意区别物质波和光波 并知道一般宏观物体的物质波波长很短 我们不易观察到它的波动性 也要领会物质波是一种概率波的观点 变式训练1关于物质波 正确的认识是 a 只要是运动着的物体 不论是宏观物体 还是微观粒子 都有相应的波与其对应 这就是物质波b 只有运动着的微观粒子才有物质波 对于宏观物体 不论其是否运动 都没有相对应的物质波c 由于宏观物体的德布罗意波长太小 所以无法观察到它们的波动性d 电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样 从而证实了德布罗意的假设是正确的 1 电子的电荷量是1 6 10 19c 质量是0 91 10 30kg 经过200v电势差加速的电子获得能量 求 电子的德布罗意波长 2 估算运动员跑百米时的德布罗意波长 为什么我们观察不到运动员的波动性 答案 1 8 7 10 11m 2 1 1 10 36m因为运动员的德布罗意波长太短 所以我们很难观察到 点评 宏观物体的德布罗意波长比微观粒子的波长小得多 只有波长和障碍物的大小相差不多 或波长大于障碍物时 才能表现出明显的衍射现象 由于宏观物体的德布罗意波长太小 所以很难观察到它们的波动性 变式训练2金属晶体中晶格大小的数量级为10 10m 电子经加速电场加速后 形成一电子束