4.5粒子的波动性和量子力学的建立课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三

第四章 原子结构和波粒二象性 第5节 粒子的波动性和 量子力学的建立 1.知道实物粒子的波动性假设和实验验证 2.知道实物粒子和光一样也具有波粒二象性 3.体会量子力学的建立对人们认识物质世界的影响 核心素养目标 问题引入 通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么实物粒子是否也会同时具有波动性呢？ 一、粒子的波动性 1.德布罗意波（物质波） 粒子的能量和动量跟它所对应的频率和波长之间遵从如下关系 二、物质波的实验验证 1927年戴维森和GP汤姆孙分别用单晶和多晶体做了电子束衍射实验，证实了电子的波动性。 1937年，戴维森和GP汤姆孙因证实电子的波动性获得诺贝尔物理学奖。 1929年，德布罗意因提出物质波的假说获得了诺贝尔物理学奖 戴维森 思考： 为什么宏观物体的波动性无法观察？ 宏观物体的质量比微观粒子大得多，它们运动时动量很大，德布罗意波长很短。 一个质量为0.01kg,速度为300m/s的子弹，它的德布罗意波 的波长只有 比宏观物体的尺度小得多，根本无法观察到它的波动性。 而一个静止的电子，在经过100V电压加速后，德布罗意波长约为 0.12nm,因此有可能观察电子的波动性。 三、量子力学的建立 “量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的。旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。 1900年,普朗克提出辐射量子假说,假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式(能量子)实现的,能量子的大小同辐射频率成正比,比例常数称为普朗克常数,从而得出黑体辐射能量分布公式...” 1926年，奥地利物理学家提出物质波满足的方程——薛定谔方程。 薛定谔的猫是什么？ 薛定谔的猫是物理学的四大神兽之一，并非是指某种动物，而是一种思维实验。接下来讲一下这个实验的背景故事。 二十世纪物理学的两大支柱相对论和量子力学，大家对相对论比较了解，或者是即使不懂什么意思但是会经常听说。而对于量子力学就知之甚少了，但是大家一定都听说个薛定谔的猫这只神兽，并把它当作是量子力学的代名词。但实际上却并非如此，薛定谔的猫只是在讽刺量子力学中的量子不确定性。 1935年奥地利物理学家薛定谔提出了薛定谔的猫的思维实验，实验过程如下：一个封闭的盒子中装着一只猫，从外面看不到盒子内部的情况。