第四章 5.粒子的波动性和量子力学的建立（课件PPT）- 【勤径学升·同步练测】2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第三册（人教版）

单击此处添加文本具体内容 第四章　原子结构和波粒二象性 5.粒子的波动性和量子力学的建立 学习目标 1.知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。 2.掌握λ＝的含义及应用。 3.了解量子力学的建立及应用。 5.粒子的波动性和量子力学的建立 [对应学生用书第80页] 一、粒子的波动性 1.德布罗意波：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，也叫作 　物质波　⁠。 2.物质波的波长：λ＝ 　　⁠。 3.物质波的频率：ν＝ 　　⁠。 运动　 实物粒 子　 物质波　 　 　 5.粒子的波动性和量子力学的建立 二、物质波的实验验证 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年戴维森和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了 　电子束 　⁠衍射的实验，得到了类似如图的 　电子　⁠的衍射图样，证实了 　电子　⁠的波动性。 干涉　 干涉　 电子束 电子　 电子　 5.粒子的波动性和量子力学的建立 3.说明：人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的 　波动性　⁠，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝和λ＝关系同样正确。 波动性　 5.粒子的波动性和量子力学的建立 三、量子力学的建立和应用 1.1925年，德国物理学家海森堡和玻恩等人对玻尔的 　氢原子理论　⁠进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况。他们建立的理论被称为 　矩阵力学　⁠。 2.1926年，奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程—— 　薛定谔方程　⁠。 3.1926年，薛定谔和美国物理学家埃卡特很快又证明， 　波动力学　⁠和 　矩阵力学　⁠在数学上是等价的，它们是同一种理论的两种表达方式。 氢原子理论　 矩阵力学　 薛定谔方程　 波动力学　 矩阵力学　 5.粒子的波动性和量子力学的建立 5.量子力学推动了 （1） 　核物理　⁠和 　粒子物理　⁠的发展。 （2） 　原子、分子物理　⁠和光学的发展。 （3） 　固体物理　⁠的发展。 核物理　 粒子物理　 原子、分子物理　 固体物理　 4.在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡利为代表的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　⁠（quantum mechanics）。 微观世界　 量子力学　 5.粒子的波动性和量子力学的建立 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （1）量子力学推动了固体物理的发展。（　√　） （2）一切宏观物体都伴随一种波，即物质波。（　×　） （3）湖面上的水波就是物质波。（　×　） √ × × （4）电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。（　√　） √ 5.粒子的波动性和量子力学的建立 2.质量为1 000 kg的小汽车以v＝40 m/s的速度在高速公路上行驶，则估算小汽车的德布罗意波长为 　　　　⁠m。  答案　1.66×10－38 5.粒子的波动性和量子力学的建立 [对应学生用书第81页] 要点一　物质波的理解和波长计算 （1）如图是电子束通过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答下列问题： ①德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理论基础是什么？ 5.粒子的波动性和量子力学的建立 ②电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？ 提示：（1）①普朗克能量子假说和爱因斯坦光子理论。 ②电子束具有波动性。 （2）德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？谈谈自己的认识。 提示：（2）波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观物体（汽车）也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，波长短，难以观测。 5.粒子的波动性和量子力学的建立 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。 5.粒子的波动性和量子力学的建立 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。 3.1927年戴维森和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，证实了电子的波动性。后来通过实验陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，ε＝hν和p＝同样成立。 5.粒子的波动性和量子力学的建立 [例1]　一颗质量为5.0 kg的炮弹： （1）以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波长是多大？ [解析]　直接利用德布罗意关系式进行计算。 （1）炮弹的德布罗意波长 λ＝＝＝ m