5.3 实物粒子的波粒二象性 学案-福建省莆田第二中学2020-2021学年高二物理鲁科版选修3-5

第3节　实物粒子的波粒二象性 学案 学习目标： 1.知道德布罗意波，光有波动性和粒子性．　 2.知道物质波的实验验证．　 3.会计算物质波的波长．　 4.初步了解不确定性关系． 基础知识： 一．德布罗意的假设 (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＝。 二．德布罗意的假设的实验探索 (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、 不确定性关系： 1.位置和动量的不确定性关系：ΔxΔp≥ 由ΔxΔp≥可以知道，在微观领域，要准确地确定粒子的位置，动量的不确定性就更大；反之，要准确地确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大． 2．微观粒子的运动没有特定的轨道：由不确定关系ΔxΔp≥可知，微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动． 重难点理解： 一、对德布罗意波的理解 1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，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．粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波． 3．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． 二、对不确定性关系的理解 1．粒子位置的不确定性：单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的． 2．粒子动量的不确定性 (1)微观粒子具有波动性，会发生衍射．大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外．这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量． (2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量．