4.5 粒子的波动性和量子力学的建立课件——2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

粒子的波动性和量子力学的建立 教学目标 知道实物粒子具有波动性，领会对称性的研究方法，感悟科学家的探求精神 通过对物质波的实验验证内容的学习，感受实验研究这一重要的研究方法 通过对科学漫步的阅读，感受科学的成就推动了技术的进步 实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系 实物粒子的波动性的解释 教学重点 教学难点 光（波）具有粒子性，实物粒子具有波动性吗？ 整个世纪以来（指19世纪）在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢？ 德布罗意 德布罗意 自然界的对称性 实物粒子也应具有波动性 粒子的波动性 光子的能量和动量 一个能量为E、动量为p的实物粒子同时具有波动性，它的波长   、频率    和E、p的关系与光子一样：   德布罗意波长 与粒子相联系的波称为物质波 实物粒子既具有粒子性，也具有波动性 二者通过h来联系 德布罗意 在           时（物体的质量为静止质量） 粒子的波动性 注意： 对实物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在          的关系 由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？ 如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？ ①如果实物粒子具有波动性，就应该能够发生干涉或者衍射现象 ②要观察到明显衍射现象，则孔和缝的尺寸应与波长相当或者更小 物质波的实验验证 电子的德布罗意波长 物质波的实验验证 可获得电子在不同电压下的波长 加速电势差为U，则 与x射线的波长相当 物质波的实验验证 X射线照在晶体上可以产生衍射 若电子具有波动性的理论成立，那么电子打在晶体上应也能观察到衍射现象。 X射线衍射图样 物质波的实验验证 1927年，戴维孙和G.P.汤姆孙分别独立完成了电子衍射实验 a.波长为0.71nm的X射线通过铝箔所得到的衍射环b.波长为0.05nm的电子束通过铝箔所得到的衍射环c.中子通过铝箔所得到的衍射环 1929年，德布罗意获得诺贝尔物理学奖 1937年G.P.汤姆孙和C.J.戴维孙获得诺贝尔物理学奖 此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性 G.P.汤姆孙 戴维孙 物质波的实验验证