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课件网) 第二节 实物粒子的波粒二象性 教学课件 Teaching Courseware 20XX.XX.XX 第六章 波粒二象性 高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册 PART.1 PART.2 PART.3 PART.4 素养目标 新课讲解 新课导入 经典例题 目录 CONTENTS PART.2 PART.4 课堂练习 课堂小结 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。 素养目标 新课讲解 New lesson explanation 新课讲解 一、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？ 新课讲解 粒子的能量E与相应的波的频率v之间的关系为 粒子的动量p与相应波长λ之间的关系为 德布罗意 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＝ 新课讲解 二、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 新课讲解 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 新课讲解 戴维孙 革末 3. 实验验证———衍射图样 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。 新课讲解 从灯丝K射出的电子经加速电压U加速后，通过狭缝D成为很细的平行电子束，射到单晶体M上，用与探测器B相连的电流计G测量反射的电流。实验时保持θ角不变，研究加速电压U和反射电流I之间的关系。 实验方法 实验结果 电流I不随电压U的增大而单调增大或减小，呈现出的规律与X射线在晶体上反射产生的衍射规律相似。 实验结论 表明电子具有波动性。 新课讲解 1927年，汤姆孙用实验证明，电子在穿过金属片后像X射线一样产生衍射现象，也证实了电子的波动性。 汤姆孙 （G．Thomson，1892-1975） 戴维孙和汤姆孙分别独立证实了电子的波动性，并因此共同获得了诺贝尔物理学奖。 将电子束经上万伏高压加速，使其能量为10～40keV，电子可穿过固体薄箔，直接产生衍射图样（图6-15）。 新课讲解 1960年，约恩孙直接做了电子双缝干涉实验，从屏上摄得了类似杨氏双缝干涉图样的照片（图6-16）。 这些实验结果都证明了电子具有波动性。 新课讲解 4. 粒子波动性的作用 扫描隧道显微镜（STM）以一根非常细小的针尖和被研究物质的表面为两个导体，形成两个电极。当针尖与样品表面非常接近（一般小于1nm）时，由于电子存在波动性，电子就会穿过两个电极之间的绝缘层流向另一极，这种电流称为隧道电流。隧道电流的大小与针尖到样品表面的距离密切相关。测量时让针尖在样品表面扫描，控制隧道电流不变，针尖随样品表面高低起伏。针尖的三维运动信号可通过计算机系统在屏幕上直接显示，或者在记录纸上打印下来，获得样品表面的三维立体信息。 在低温下，利用STM可对原子进行直接操纵和排布；在常温下，也可对单个原子进行拾取和填充，实现了按人类意愿重新排布单个原子的梦想。 新课讲解 三、不确定关系 海森堡 （W．Heisenberg，1901-1976） 在宏观世界中，一个物体的位置和动量是可以同时确定的。但在微观世 ... ...
