第四章 第四节-第五节-【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（粤教版）

导巧泳 第四节 德布罗意波 第五节 不确定性关系 [课标引领]__ 基础探究 形成概念，掌握新知 情境化导学 一、德布罗意波 )问题情境 光既有粒子性，又有波动性.那么，实物粒子是否也像光一样，既有粒子性，又有波 动性呢？如图是电子束通过铝箔后的图样，请思考： (1)这个图样是什么图样？ 答案：(1)衍射图样 (2)这个图样说明了什么？ 答案：(2)说明电子束具有波动性 1.德布罗意波假说 (1)德布罗意波： 法国物理学家德布罗意在1924年提交的博士学位论文中首次提出了一个大胆的 假设：实物粒子和光一样具有波粒二象性.这种与实物粒子相联系的波后来被 称为德布罗意波，也叫物质波. (2)德布罗意假设实物粒子的波长与其动量之间的关系为入=女一· 式中入是德布罗意波的波长，D是相应的实物粒子的动量， 2.电子衍射 (1)实验验证 ①1925年，美国工程师戴维森在一次实验中发现了电子的衍射现象. ②英国物理学家G.P.汤姆孙也独立发现了电子在晶体上的衍射现象.如图甲所示是 电子束在单晶MnO3上的电子衍射图样，如图乙所示是电子束在多晶Au上的电子衍射 图样。 (2)说明. 单昌M0,的 多晶Au的 ①电子衍射实验证明了德布罗意波假说 电子行射图释 电子新谢图样 甲 乙 ②电子不仅会发生衍射，而且会发生干涉·实验表明，微弱电子束的干涉图样和弱光 干涉图样是非常相似的.由此可见，实物粒子的确具有波动性. ③不仅仅电子，其他微观粒子都具有波动性.同时，各种实物粒子也具有粒子性，这就 是说实物粒子具有与光一样的波粒二象性. 二、不确定性关系 ②)问题情境 如果光子是经典的粒子，它在从光源飞向屏的过程中不受力的作用，应该做匀速 直线运动，它在屏上的落点应该在缝的投影之内，如图甲.但是，由于衍射，它到达 屏上的位置会超出单缝投影的范围，如图乙.由于其他粒子也具有波动性，所以其 他粒子经过单缝时也有同样的现象.那么，微观粒子还遵守牛顿运动定律 吗？我们还能不能像必修物理中学习的那样，同时用质点的位置和动量来描述微 观粒子的运动？ 答案：不遵守；不能 单色光 1.微观粒子的位置与动量不可同时被确定，其位置的不确定量△x与动量的不确定 量△p遵守不等式Ax△D≥一 h 式中h是普朗克常量.这就是署名的不确定性关系， 2.在微观领域中，如果要更准确地确定粒子的位置，那么粒子的动量 一定会更 不准确，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而也就不可 能用“轨迹”来描述粒子的运动，只能通过概率波作统计性的描述 3.量子力学的建立 (1)从1924年到1928年短短几年里，海森伯、薛定谔、狄拉克等人就完成了量子 力学的建立，使得量子力学成为一个理论严谨、方法齐备的崭新理论，与相对论 共同成为当今物理科学的两大基础理论. (2)量子力学的产生和发展，标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界 的重大飞跃，是人类史上又一次物理学革命，对于人类认识自然产生深远的影响. 思考与自测 1.判断正误 (1)一切宏观物体都伴随着一种波，即物质波.（×) (2)湖面上的水波就是物质波.（×) (3)电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的.（×) (4)经典的粒子可以同时确定位置和动量.（√) (5)微观粒子可以同时确定位置和动量.（×)