2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册课件：4.5 粒子的波动性和量子力学的建立

5粒子的波动性和量子力学的建立第四章原子结构和波粒二象性1.了解粒子的波动性，知道物质波的概念.2.了解什么是德布罗意波，会解释有关现象.3.了解量子力学的建立过程及其在具体物理系统中的应用.学习目标知识梳理重点探究随堂演练内容索引NEIRONGSUOYIN一、粒子的波动性1.德布罗意波：每一个

的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫

波.2.粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν＝____，λ＝_____.知识梳理运动物质二、物质波的实验验证1.实验探究思路：

、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生

或衍射现象.2.实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的

.3.说明除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的

，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝

和λ＝

关系同样正确.4.电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有

性.干涉波动性波粒二象干涉波动性三、量子力学的建立四、量子力学的应用借助量子力学，人们深入认识了

(填“宏观”或“微观”)世界的组成、结构和属性.1.推动了核物理和粒子物理的发展.人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个

(填“宏观”或“微观”)层次的物质结构，又促进了

学和宇宙学的研究.2.推动了原子、分子物理和光学的发展人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式，发展了各式各样的对原子和电磁场进行精确操控和测量的技术.3.推动了固体物理的发展人们了解了固体中电子运行的规律，并弄清了为什么固体有

、绝缘体和半导体之分.微观天文导体微观判断下列说法的正误.(1)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波.(

)(2)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.(

)(3)宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，是因为宏观物体的波长太长.(

)(4)量子力学的建立，使人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性.(

)即学即用×√×√一、粒子的波动性导学探究1.如图1是电子束穿过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答下列问题：(1)德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理论基础是什么？答案

普朗克能量子和爱因斯坦光子理论.(2)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？答案

电子具有波动性.重点探究图12.德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？谈谈自己的认识.答案

一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，产生的物质波的波长短，难以观测.1.对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，这种波叫物质波，其波长λ＝

.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)德布罗意假说是光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.2.计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.知识深化(2)根据波长公式λ＝

求解.例1

(多选)根据物质波理论，以下说法中正确的是A.微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性B.宏观物体和微观粒子都具有波动性C.宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长D.速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显√√解析

一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A错误，B正确；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，C错误；由λ＝

，p＝mv可知，速度相同的质子与电子相比，电子质量小，动量小，故其物质波波长更长，所以电子的波动性更明显，D正确.例2

(2020·奉新县第一中学高二月考)利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是A.该实验说明了电子具有粒子性B.实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝C.加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D.若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显√解析

实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A错误；针对训练

(2020·湖北高二月考)如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最小的是A.α粒子 B.β粒子

C.中子 D.质子√二、量子力学的建立例3

(多选)关于量子力学的说法正确的是A.不论是对宏观物体，还是对微观物体，量子力学都是适用的B.量子力学完全否定了普朗克黑体辐射理论、玻尔氢原子理论等早期量

子论C.玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了

基础D.激光技术的发展是量子力学的应用在实际生活中的体现√√1.(物质波的理解)(多选)(2018·上饶中学高二月考)关于物质波，下列认识中正确的是A.任何运动的物体都伴随一种波，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.与宏观物体相联系的物质波不具有干涉、衍射等现象随堂演练123√4√123解析

任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有与其本身相联系的波，这就是物质波，故A正确；X射线的本质是电磁波，X射线的衍射实验，证实了X射线的波动性，故B错误；电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的，故C正确；物质波具有干涉、衍射等现象，故D错误.42.(物质波的理解)(2019·石嘴山三中高二月考)关于物质波，下列说法正确的是A.速度相等的电子和质子，电子的波长长B.动能相等的电子和质子，电子的波长短C.动量相等的电子和中子，中子的波长短D.如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，

则甲电子的波长也是乙电子的3倍1234√动量相等的电子和中子，其波长相等，C错误；12343.(量子力学)(多选)下列关于量子力学的发展史及应用的说法中，正确的是A.量子力学完全否定了经典力学B.量子力学是在早期量子论的基础上创立的C.量子力学使人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性D.晶体管“芯片”等器件利用固体的微观结构对电路进行操控，是量子

力学在固体物理中的应用123√4√4.(物质波的理解与计算)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大？(中子的质量为1.67×10－27kg，普朗克常量为6.63×10－3