人教版高中物理选择性必修第三册第四章5粒子的波动性和量子力学的建立课件（32页ppt）+学案

5．粒子的波动性和量子力学的建立 [学习任务]　任务1．知道实物粒子的波动性假设和实验验证。 任务2．知道实物粒子和光一样也具有波粒二象性。 任务3．体会量子力学的建立对人们认识物质世界的影响。 [问题初探]　问题1．所有运动物体都有波动性吗？ 问题2．怎样验证电子的波动性？ 问题3．最微观层次和最宏观层次的联系纽带是什么？ 问题4．固体的分类是按什么进行区分的？ [思维导图] 　粒子的波动性　物质波的实验验证 1．粒子的波动性 (1)德布罗意波 1924年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，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。 (2)物质波的波长、频率关系式 ν＝，λ＝。 2．物质波的实验验证 (1)实验探究思路 干涉、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，也应该发生干涉或衍射现象。 (2)实验验证 1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，如图所示，证实了电子的波动性。 (3)说明 ①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝和λ＝关系同样正确。 ②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性。 [微提醒]　所有物体都具有波动性和粒子性。 如图所示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以下问题。 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？ 问题2．电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？ 提示：1．光的波粒二象性、玻尔氢原子理论及相对论。 2．电子束能发生衍射，说明电子束具有波动性。 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。 (2)根据波长公式λ＝求解。 (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p＝mv。 【典例1】　(物质波波长的计算)(多选)利用金属晶格(大小约10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，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，则下列说法正确的是(　　) A．该实验说明了电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波长为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 AB　[得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；德布罗意波长λ＝，而动量p＝，两式联立得λ＝，B正确；由λ＝可知，加速电压越大，电子的波长越短，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长较短，衍射现象相比电子不明显，故D错误。] 【典例2】　(物质波的实验验证)(多选)电子衍射和双缝干涉实验是证明德布罗意物质波理论的重要实验，电子束通过铝箔后的衍射图样如图甲所示，不同数目的电子通过双缝后的干涉图样分别如图乙、图丙和图丁所示。下列说法正确的是(　　) A．亮条纹是电子到达概率大的地方 B．这两个实验都说明电子是粒子 C．这两个实验说明光子具有波动性 D．这两个实验说明实物粒子具有波动性 AD　[物质波，又称德 ... ...