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课件网) 5 粒子的波动性和量子力学的建立 「定位·学习目标」 1.阅读教材,知道德布罗意波以及相关实验验证、量子力学的建立及其对科学发展的作用,形成物理观念。 2.通过实验观察电子束的衍射现象,使波粒二象性推广到实物粒子,培养科学思维和科学探究精神。 3.通过学习科学家为建立量子力学而不懈努力的精神,培养科学态度。 探究·必备知识 1.物质波 (1)德布罗意把波粒二象性推广到 粒子,他提出假设:实物粒子也具有 性,即每一个运动的粒子都与一个 相联系。 (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之间的关系为ν= ,λ= 。 (3)与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波,也叫作 波。 「探究新知」 知识点一 粒子的波动性和物质波的实验验证 波动 对应的波 物质 实物 2.物质波的实验验证 (1)实验思路。 若电子、质子等实物粒子也真的具有波动性,它们就应该像光波那样也能发生 和衍射。 干涉 多晶 (2)实验验证。 1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别用单晶和 晶体做了电子束衍射的实验,得到了类似图甲的衍射图样,从而证实了电子的 性。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 现象(图乙)。 波动 干涉 波动 正确 动量 短 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子。( ) (2)一切宏观物体都伴随一种波,即物质波。( ) (3)运动着的宏观物体,一定对应着一个波长很长的波。( ) (4)实际中很难实现实物粒子衍射的根本原因是障碍物及孔的尺寸偏小。( ) 「新知检测」 √ × × × 1.量子力学的建立 (1)背景:19、20世纪之交,人们发现了经典物理学无法解释的现象。这类现象在各类系统中普遍存在,且都和原子、分子等微观粒子的 紧密相关。 「探究新知」 知识点二 量子力学的建立和应用 行为 (2)分立理论:普朗克黑体辐射理论、爱因斯坦 理论、康普顿散射理论、玻尔 以及德布罗意 假说等一系列理论都是针对一个特定的 取得了成功,都不是统一的普遍性理论,但这些理论中,普朗克常量扮演着关键角色,预示着这些理论之间存在着紧密的内在联系。 光电效应 氢原子理论 物质波 具体问题 (3) 物 质 2.量子力学的应用 (1)深入认识了 世界的组成、结构和属性。 (2)推动了核物理和 物理的发展。粒子物理学的发展又促进了 和宇宙学的研究;核物理的发展让人们成功地认识并利用 。 (3)推动了原子、分子物理和 的发展。在此基础上,发展了各式各样的对原子和电磁场进行精确 和测量的技术。 (4)推动了 物理的发展。人们了解了固体中电子运行的规律,弄清了导体、绝缘体、半导体的不同,制造了各类固态电子器件及大规模集成电路。 微观 粒子 天文学 核能 光学 操控 固体 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)经典物理学无法解释黑体辐射、光电效应等现象,说明经典物理学已过时。( ) (2)各种经典物理学无法解释的现象中,普朗克常量都扮演着关键性角色。( ) (3)矩阵力学是在物质波基础上建立的,并很容易得到氢原子的光谱公式。( ) (4)矩阵力学和波动力学是同一种理论的两种表达方式。( ) 「新知检测」 × √ × √ 突破·关键能力 要点 对物质波的理解 「情境探究」 如图是电子束穿过铝箔后的衍射图样。 探究:(1)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么 答案:(1)电子具有波动性。 (2)德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性,可是观察运动着的汽车,我们并未感觉到它的波动性,为什么 答案:(2)一切运动着的宏观物体(汽车)也存在波动性。但宏观物体质量大,动量大,产生的物质波的波长短,所以难以观测到其波动性。 「要点归纳」 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 ... ...
