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

通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。

我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么，实物粒子是否也会同时具有波动性呢?问题导入一、粒子的波动性

如同光波具有粒子性一样，实物粒也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应波相联系。这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。德布罗意实物粒子既具有粒子性，也具有波动性，二者通过h来联系。二、物质波的实验验证1.实验思路光干涉和衍射现象波动性找到电子、质子等实物粒子干涉和衍射的图样物质波验证方法：实验结论干涉衍射2.实验材料

比如电子的质量m=9.1×10-31kg，用200V的加速电压给他加速能量就是200eV。此时它的波长是多少呢？与X射线的波长相当

因此，如果电子具有波动性，就可以用观察X射线通过晶体是会发生衍射的装置观察到电子的衍射。食盐晶体结构0.1nm3.实验验证——衍射图样G.P汤姆孙戴维森

1927年戴维森和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了的衍射图样，从而证实了电子的波动性。大量电子的一次行为3.

实验验证——干涉图样

在后来的实验中，人们还进一步观测到了电子德布罗意波的干涉现象。问题：为什么我们看不到实物粒子的波动性呢？如质量为0.01kg的子弹，速度是300m/s，那么计算出的波长是？

比原子核的半径还要小19个数量级。这根本测不出衍射，所以宏观物体几乎看不到波动性只表现粒子性。原子核：r—10-15m

它可以用来提高显微镜的精度，知道光如果碰到和波长差不多都物体就会发生衍射现象，这会导致被观察物体的光点成像后，变成光斑看不清楚，所以显微镜的分辨本领受到所用光波的波长限制，波长越短，精度越高。4.

粒子波动性的作用可见光波长：400~700nm电子束：0.2nm制成电子显微镜三、量子力学的建立黑体辐射光电效应氢原子光谱

经典物理学无法解释的现象，这就表明，微观世界的物理规律和宏观世界的物理定律可能存在巨大的差别，人们需要建立描述微观世界的物理理论。1.经典物理学的疑难普朗克黑体辐射理论：ε=hν爱因斯坦光电效应理论：EK=hv-w0康普顿散射理论：玻尔氢原子理论：hv=En-Em德布罗意物质波假说：普朗克常量：h在它们的背后，应该存在着统一描述微观世界行为的普遍性规律。2.新理论的成功麦克斯韦1865牛顿1672惠更斯1678托马斯·杨1801菲涅耳1815原理1819偏振光干涉定律普朗克1900海森伯1925康普顿1922德布罗意1924劳厄19121931戴维森1927G.P.汤姆孙1927玻恩

德国物理家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况——矩阵力学。

奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程——薛定谔方程。把这个方程应用于氢原子，就很容易能得到氢原子光谱的公式。量子力学:描述微观世界的理论。3.量子力学：描述微观世界行为的理论.4.意义：量子力学的创立是物理学历史上的一次重要革命.它和相对论共同构成了20世纪以来物理学的基础.量子力学的创立和索尔维会议四、量子力学的应用1.推动了核物理和粒子物理的发展核能释放天文宇宙的研究2.推动了原子、分子物理和光学的发展激光技术光纤通信3.

推动了固体物理的发展集成电路智能手机1931

电子显微镜1938

核磁共振1942

核反应堆1948

晶体管1949

原子钟1960激光1962

发光二极管20世纪90年代基于巨磁阻效应的高性能信息存储技术量子力学推动的若干重要技术的诞生年份例1.下列说法正确的是()

A.

物质波属于机械波

B.

只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性

C.

德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波

D.

宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性C课堂练习

例2.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.

总动能C

E=mc²例3.根据物质波理论，下列说法正确的是()

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，电子的波动性更为节明显BD例4：我们根据什么说光具有波粒二象性?

解析：光的干涉和衍射说明光具有波动性，光电效应和康普顿效