第6章 第2节 实物粒子的波粒二象性-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习课件PPT（鲁科版）

第2节　实物粒子的波粒二象性 物理 [学习目标] 1.理解德布罗意波,会解释相关现象,并能进行相关计算。 2.了解实物粒子的波粒二象性及物质波的实验验证。 3.了解不确定性关系。 物理 基础探究 合作探究 实践应用 物理 基础探究 知识点一　德布罗意假说 1.德布罗意波:实物粒子也具有 性,每一个 的粒子都有一个对应的波,人们称这种波为 波或德布罗意波。 2.德布罗意关系 (1)粒子的能量E与相应的波的频率ν之间的关系为E= 。 知识梳理 形成概念，掌握新知 波动 运动 物质 hν 物理 知识点二　对德布罗意假说的实验探索 1.实验验证。 1927年,戴维孙和汤姆孙分别用实验独立证实了 的波动性。如图为电子穿过多晶金箔的衍射图样。 电子 2.1960年,约恩孙直接做了 双缝干涉实验(如图),证实了 具有波动性。 电子 电子 物理 不能 不确定性 物理 同时准确 2.说明 (1)对微观粒子,我们不可能 地知道粒子的位置和动量。 (2)对宏观物体来说,这种不确定关系可 ,故宏观物体的位置和动量是可以同时确定的。 忽略不计 物理 思考与自测 √ 1.思考判断 (1)德布罗意认为实物粒子也具有波动性。(　 　) (2)向前飞行的子弹不具有波动性。(　 　) (3)微观粒子的位置不能精确确定。(　 　) × × 物理 2.思维探究 电子束衍射实验为什么能够观察到衍射图样?有什么物理意义? 答案:电子的速度非常大,质量比较小,电子的物质波波长较长,接近X光的波长,因此能够观察到衍射图样。电子束衍射实验证明了实物粒子具有波动性。 物理 合作探究 要点一　对波粒二象性的理解 问题情境 突破要点，提升关键 德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性,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。 答案: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,而微观粒子如电子、质子、中子以及原子、分子的波动性为宏观物体具有波动性奠定了事实基础。 物理 归纳拓展 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。 2.粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配,不要以宏观观念中的波来理解德布罗意波。 3.德布罗意假说是光子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。 物理 [例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、太阳都具有一种波和其对应,这种波叫作物质波 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 C 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,A错误;宏观物体也具有波动性,只是干涉、衍射现象不明显,B、D错误,C正确。 物理 名师点拨 宏观物体波动性的三点提醒 (1)一切运动着的物体都具有波动性,我们观察不到宏观物体的波动性,但并不否定其波动性。 (2)要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别。 (3)在宏观世界中,波与粒子是对立的概念;在微观世界中,波与粒子可以统一。 物理 ABD [针对训练1] (2022·江西南昌期末)(多选)电子衍射实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图甲所示是该实验装置的简化图,如图乙所示为电子束的衍射图样,下列说法正确的是(　 　) A.亮条纹是电子到达概率大的地方 B.该实验说明物质波理论是正确的 C.该实验再次说明光子具有波动性 D.该实验说明实物粒子具有波动性 解析:电子属于实物粒子,电子衍射实验说明电子具有波动性,说明物质波理论是正确的,与光的波动性无关,B、D正确,C错误;物质波也是概率波,亮条纹是电子到达概率大的地方,A正确。 物理 要点二　物质波波长的计算 问题情境 一颗质量为10 g的子弹正以300 m/s的速度在空中飞行。(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)请思考: (1)子弹的动量是多少? 答案:(1)子弹的动量p=mv=10×10-3×300 kg·m/s=3 kg·m/s。 (2)其德布罗意波的波长是多少? (3)为什么我们无法观察出其波动性? 答案:(3)由于子弹的德布罗意波的波长极短,无法观察到其波动性。 物理 归纳拓展 物理 (1)质量为M的反冲核的速度大