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课件网) 第六章 波粒二象性 实物粒子的波粒二象性 1 知道实物粒子具有波动性, 知道粒子的能量E与相应波的频率ν之间的关系,知道粒子的动量p与相应波长λ之间的关系 2 初步了解不确定性关系 重点 德布罗意假说 电磁波 光 子 光的波动性 光的粒子性 波长 频率 波速 动质量 能量 动量 波的干涉 波的衍射 横波偏振 波动参量 波的行为特性 粒子参量 粒子的行为特性 黑体辐射 光电效应 康普顿效应 光具有波粒二象性。 实物粒子是否也会同时具有波动性呢？ 德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动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，也叫物质波。 粒子性 波动性 普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。 实物粒子具有波粒二象性 λ＝ ν＝ 我们为什么观察不到宏观物体的波动性 请计算下题,试着从中找到答案。 一个质量为20 g的子弹以1 000 m/s的速度运行时,请计算其物质波波长,已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,并由此分析为何无法观察到子弹的波动性。 答案 由λ=,p=mv可得 λ== m=3.315×10-35 m 我们无法观察到子弹的波动性,是因为子弹的物质波波长太小。故我们观察不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体的物质波波长太小。 1.如图所示,电子在电场或磁场中运动的初速度v有下列四种情况,则电子的德布罗意波波长变小的是 √ 2.如图所示,碳60是由60个碳原子组成的足球状分子,科研人员把一束碳60分子以2.0×102 m/s的速度射向光栅,结果在后面的屏上观察到条纹。已知一个碳原子质量为1.99×10-26 kg,普朗克常量为6.63×10-34 J·s,则该碳60分子的物质波波长约 A.1.7×10-10 m B.3.6×10-11 m C.2.8×10-12 m D.1.9×10-18 m √ 计算物质波波长的方法 (1)首先根据物体的速度计算其动量。如果知道物体动能,也可以直接用p=计算其动量; (2)再根据λ=计算德布罗意波波长。 (3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式,如光子的能量:ε=hν,动量p=,微观粒子的动能Ek=mv2,动量还可用p=mv计算。 对德布罗意假说的实验探索 1. 实验思路 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： 波的干涉 波的衍射 波的行为特性 单缝宽 0.8mm 单缝宽 0.4mm 2. 实验材料 比如：电子的质量m=9.1×10-31 kg，用200 V的加速电压给他加速能量就是200 eV。此时它的波长是多少呢？ 与X射线的波形长相当 食盐晶体结构 0.1 nm 3. 实验验证———衍射图样 汤姆孙 戴维孙 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，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性。 实物粒子的干涉图样 大量电子的一次行为 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。 4. 粒子波动性的作用 可见光波长：400~700 nm 电子束：0.2 nm 制成电子显微镜 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 提高显微镜的精度 3.(2023·浙江宁波市慈溪中学高二期末)让电子束通过电场加速后,照射到金属晶格(大小约为10-10 m)上,可得到电子的衍射图样,如图所示。下列说法正确的是 A.电子衍射图样说明了电子具有粒子性 B.加速电压越大,电子的物质波波长越短 C.增大晶格尺寸,更容易发生衍射 D.动量相等的质子和电子,通过相同的晶格,质子更容易衍射 √ 不确定性关系 1.在微观世界中,粒子的 和 不能同时确定。 2.不确定性关系: 。 式中,Δx为位置的不确定范围,Δp为动量的不确定范围,h为普朗克常量。 3.不确定性关系表明, (填“能”或“不能”)同时精确确定一个微观粒子的位置和动量。 ΔxΔp≥ 位置 动量 不能 不确定性关系仅适用于微观粒子而不适用于宏观物体吗 答案 不确定性关系也适用于宏观物体 ... ...
