第4章 5.粒子的波动性和量子力学的建立—2020-2021学年新教材人教版（2019）高中物理选择性必修第三册讲义

5．粒子的波动性和量子力学的建立 学习目标：1．[物理观念]知道德布罗意波，光有波动性和粒子性、量子力学等基本观点和相关实验证据。　2.[科学思维]掌握光的波粒二象性，理解其对立统一关系；并能应用波粒二象性解释有关现象，提高分析、推理能力。　3.[科学探究]通过学习电子衍射、与干涉的探究，学会观察与讨论，并能得出实验结论，提高动脑能力。　4.[科学态度与责任]学习科学家们探究物质波、建立量子力学的艰辛，坚持实事求是的科学态度，激发学习科学的兴趣。 阅读本节教材，回答第92页“问题”并梳理必要的知识点。 教材P92“问题”提示：经过实验验证，归纳得出所有的实物粒子都具有波动性。 一、粒子的波动性和实验验证 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＝eq \f(ε,h)，λ＝eq \f(h,p)。 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年戴维孙和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。 电子束穿过铝箔后的衍射图样 (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＝eq \f(ε,h)和λ＝eq \f(h,p)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。 说明：所有物体都具有波动性和粒子性。 二、量子力学的建立与应用 1．量子力学的建立 (1)普朗克黑体辐射理论、爱因斯坦光电效应理论、康普顿散射理论、玻尔氢原子理论以及德布罗意物质波假说等一系列理论在解释实验方面都取得了成功。 (2)在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡利为代表的众多物理学家的共同努力下，描述微观世界行为的理论被逐步完善并最终完整地建立起来，它被称为量子力学。 2．量子力学的应用 (1)量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。 (2)量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。 (3)量子力学推动了固体物理的发展。 1．思