5 粒子的波动性和量子力学的建立 学习任务一 粒子的波动性 [科学探究] 如图所示是电子束穿过铝箔后的衍射图样,这一现象说明了 . [教材链接] 阅读教材“粒子的波动性”相关内容,完成下列填空: (1)德布罗意波:任何一个 的粒子,都有一种波与它相对应,这种波叫 ,也称为德布罗意波. (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: . 例1 1924年德布罗意提出假设: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.下列关于德布罗意波波长的说法正确的是 ( ) A.速度相同的电子与质子,质子的德布罗意波波长较长 B.动量相同的电子与质子,电子的德布罗意波波长较长 C.动能相同的电子与质子,电子的德布罗意波波长较长 D.加速度相同的电子与质子,质子的德布罗意波波长较长 [反思感悟] 变式1 [2024·吉林一中月考] 任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波与它对应,波长满足λ=,人们把这种波叫作德布罗意波.一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波长为 ( ) A. B. C. D. [反思感悟] 【要点总结】 1.任何物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都存在波动性. 2.德布罗意假说是光子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. 3.德布罗意波长的计算 (1)首先计算物体的速度,再计算其动量.如果知道物体动能也可以直接用p=计算其动量. (2)根据λ=计算德布罗意波长. (3)需要注意的是:德布罗意波长一般都很短,比一般的光波波长还要短,可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理. 学习任务二 物质波的实验验证 [科学探究] (1)探究思路: 、 是波特有的现象,若电子、质子等实物粒子具有波动性,则在一定条件下,也应该发生 现象. (2)实验探究:如图所示为70 000多个电子通过双缝后的干涉图样.该实验现象说明了电子具有 . [教材链接] 阅读教材“物质波的实验验证”相关内容,完成下列填空: 1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了 的实验,得到了电子的 ,证实了运动着的电子具有 . 例2 (多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验.如图所示,电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23 kg·m/s,然后让它们通过双缝打到屏上.已知电子质量取9.1×10-31 kg,普朗克常量取6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是 ( ) A.发射电子的动能约为8.0×10-15 J B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11 m C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉 D.如果电子是一个一个发射的,仍能得到干涉图样 [反思感悟] 变式2 [2024·山东烟台二中月考] 利用金属晶格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 [反思感悟] 学习任务三 量子力学的建立与应用 [教材链接] 阅读教材“量子力学的建立”和“量子力学的应用”相关内容,完成下列填空: (1)量子力学的建立 1925年,德国物理学家 和 等人对玻尔的 进行了推广和改造,使之可以适用于更普遍的情况.他们建立的理论被称为矩阵力学. 1926年,奥地利物理学家 提出了物质波满 ... ...
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