4.5（课件） 粒子的波动性和量子力学的建立-2021-2022学年高二物理备课优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第三册）

4.5 粒子的波动性和量子力学的建立　 复习回顾： 光具有波动性，又有粒子性，即波粒二象性。 1.光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏振现象。 2.光在与物质发生作用时表现出粒子性，如光电效应，康普顿效应。 思考：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 他认为，“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（De·Broglie） 德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量 ε 和动量p 跟它所对应的波的频率v和波长 λ 之间，遵从如下关系： 一、粒子的波动性 这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波（de Broglie wave），也叫作物质波（matter wave）。 二、物质波的实验验证 1.电子衍射实验： 1927年戴维孙和G. P. 汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了类似图4.5-1的衍射图样，从而证实了电子的波动性。 3.德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质，而且具有波动的性质。换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。 2.电子德布罗意波的干涉现象。 三、量子力学的建立 1.这些成功的理论中，普朗克常量都扮演了关键性的角色。 2.在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。 四、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 中国第四代核反应堆 四、量子力学的应用 2.量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展 核磁共振 铯原子钟 四、量子力学的应用 3.量子力学推动了固体物理的发展 集成电路 1．下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是（　　） A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波 B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的 D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性 C 2．法国