6.2 实物粒子的波粒二象性 课件-2022-2023学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

第六章 波粒二象性 鲁科版2019选择性必修三 第2节实物粒子的波粒二象性 高二物理 新课引入 光具有波粒二象性，德布罗意注意到再过去的漫长年代里，人们讨论光时过分的强调了它的波动性，忽视了粒子性，同样，在讨论实物粒子时，人们只关注了它的粒子性，忽略了波动性。于是，他大胆了提出了一个猜想：实物粒子也具有波动性，即每一个运动者的粒子都有一个对应的波。 路易·维克托·德布罗意 1929年获诺贝尔物理奖 实物粒子也具有波粒二象性？ 一、德布罗意假说 1、粒子的能量E与相应的波的拍频率v的关系E=hv 2、粒子的动量p与相应的波长λ之间的关系 CYBER PUNK 如何证明德布罗意的猜想呢？ 已知电子质量为m=9.1X10-31kg，普拉克常量h=6.63X10-34J•S，则一个动能为100ev的自由电子的物质波波长为多少？ λ=1.2×10-10m 动能为100ev的自由电子的物质波波长为 1.2×10-10m，这么短的波长，如何证明它 具有波动性？ 二、对德布罗意假说的实验探索 德布罗意关于实物粒子具有波动性的假说在当时来看是难以理解的。真正判定这个假说是否“站得住脚”的只 能是实验。 1927年，戴维孙和革末通过实验发现了电子的衍射现象。 1927年，汤姆孙用实验证明，电子在穿过金属片后像X射线一样产生言射现象，也证实了电子的波动性。 1960年，约恩孙直接做了电子双缝干涉实验，从屏上摄得了类似杨氏双缝干涉图像。 电子双缝干涉图样 电子波动性的应用：扫描隧道显微镜 为什么我们观察不到宏观物体的波动性呢？ 假如一个质量为20g的子弹以1000m/s的速度运行时，请计算以下它的物质波波长为多少？ λ=3.315×10-35m 波长如此之短，是很难观察到它的衍射和干涉图像的 三、不确定性关系 在宏观世界中，一个物体的位置和动量是可以同时确定的。但是，在微观世界中，粒子的位置和动量却是不能同时确定的。法国物理学家海森堡研究发现，这种不确定性存在以下关系： 典型例题 1．下列说法正确的是（ ） A、一切宏观物体都伴随着一种波，即物质波。 B、湖面上的水波就是物质波。 C、光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。 D、光子数量越大，其粒子性越明显。 典型例题 2．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（ ） A、光电效应现象揭示了光的粒子性 B、中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C、电子在穿过金属片后的衍射现象，证实了电子的粒子性 D、动能相等的质子和电子，它们的物质波波长也相等。 典型例题 3．关于物质波，以下观点正确的是(　　) A．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波 B．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波 C．由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性 D．电子束照射到金属晶体上得到电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的 $