第5章 第3、4节 实物粒子的波粒二象性 “基本粒子”与恒星演化-2020-2021学年高中物理选修3-5【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第3、4节　 一、德布罗意的假设 [自学教材] 1．德布罗意波 任何一个运动着的物体，都有一种波与它相对应，这种波叫物质波，也称为德布罗意波。 2．德布罗意关系 E＝hν　p＝ 式中普朗克常量把粒子性和波动性联系起来。 3．物质波的实验验证 1927年戴维孙和革末分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射现象，证实了电子的波动性。 [重点诠释] 1．波存在的普遍性 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的缘故。 2．对德布罗意假说的理解 (1)德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波。 (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。 [典题强化] 1．下列说法中正确的是 A．物质波属于机械波 B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波 D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性 解析　物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同。宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，故只有C对。 答案　C 二、不确定性关系及电子云 [自学教材] 1．不确定性关系 在微观世界中，粒子的位置和动量存在一定的不确定性，不能同时测量。 2．关系式[来源:学&科&网Z&X&X&K] ΔxΔp≥。式中，Δx为位置的不确定范围，Δp为动量的不确定范围，h为普朗克常量。 3．电子云 用点的疏密表示的电子出现的概率分布。 4．电子的分布 某一空间范围内电子出现概率大的地方点密集，电子出现概率小的地方点稀疏。电子云反映了原子核外电子位置的不确定性。 [重点诠释] 1．不确定性关系是微观粒子具有波粒二象性的必然结果，除位置和动量的不确定关系外，还有其他不确定性关系，如时间和能量的不确定性关系：ΔEΔt≥。 2．普朗克常量是不确定性关系中的重要角色，如果h的值可忽略不计，这时物体的位置、动量可同时有确定的值；如果h不能忽略，这时必须考虑微粒的波粒二象性。h成为划分经典物理学和量子力学的一个界线。 3．在微观领域，要准确地确定粒子的位置，动量的不确定量更大；反之，要准确确定粒子的动量，位置的不确定量就更大，如狭缝变成宽缝时，粒子的动量可精密测定，但粒子通过缝的位置不确定量增大；反之，缝很窄时，粒子的位置测定精确了，但衍射范围增大了，动量的测量更不准确了。 [典题强化] 2．质量为m的粒子被限制在x＝－到x＝的区域内运动，在它朝x轴正方向运动时，其动量测量值的最小不确定范围Δp≥________。 解析　Δx＝l，由Δx·Δp≥知Δp≥。 答案　 三、“基本粒子”与恒星演化 [自学教材] 1．对粒子的认识过程 (1)“基本粒子”：电子、质子和中子。曾认为它们是组成物质的不可再分的基本粒子。后来又认识到“基本”粒子的复杂内部结构。 (2)新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现μ子，1947年发现K介子和π介子及以后发现的超子等。 2．“基本粒子”的分类 按粒子参与相互作用的性质分为媒介子、轻子和强子三类。 3．影响“基本粒子”的相互作用力 引力、电磁力、强力、弱力。 4．夸克模型 (1)夸克：强子是由夸克构成的。 (2)分类：上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克、底夸克；它们带的电荷量是电子或质子所带电荷的或。 5．恒星的形成 大爆炸后，在万有引力作用下形成星云团，进一步凝聚开始发光形成恒星。 6．恒星的归宿 聚变反应层级递进地在恒星内发生，直到各种热核反应不再发生，恒星的中心密度达到极大。在强大的引力压力下形成白矮星、中子星或黑洞。 7．恒星的演化过程 原恒星→主序星(现在太阳正处于此阶段)→红巨星或超新星→白矮星、中子星或黑洞。 [来源:学科网] [重点诠释] 各种“基本粒子”的比较 分类 参与的相互作用 发现的粒子 备注 强子 强相互作用 质子、中子、介子、超子 质子是最早发现的强子 强子有内部结构 轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子 无内部结构 媒介子 各种相互作用 光子、玻色子、胶子 光子传递电磁相互作用 玻色子传递弱相互作用 胶子传递强相互作用 [典题强化] 3．关于粒子，下列说法正确的是 A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子 B．强子都是带电的粒子 C．夸克模型是探究三大类粒子结构