物理：第2章第五节《德布罗意波》课件（粤教版选修3-5）

欢迎进入物理课堂 第五节德布罗意波 课前自主学案 核心要点突破 课标定位 课堂互动讲练 第五节 知能优化训练 课标定位 学习目标 1 知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性 掌握波长 的应用 2 了解 不确定性关系 的具体含义 重点难点 1 德布罗意波假说 2 不确定关系 课前自主学案 实物粒子 物质波 二 电子衍射1 物质波的实验验证 1927年戴维孙和汤姆生分别利用晶体做了衍射 得到了电子的 证明了德布罗意波的假说 2 实物粒子的波粒二象性 波粒二象性是包括光子在内的一切微观粒子的共同特征 和光子一样 对微观粒子运动状态的最准确的描述是概率波 实验 衍射图样 思考感悟宏观物体是否具有波动性 提示 具有波动性 三 电子云当原子处于稳定状态时 电子会形成一个稳定的概率分布 人们常用一些小圆点来表示这种概率分布 概率大的地方小圆点 一些 概率小的地方小圆点 一些 这样的概率分布图称为电子云 密 疏 本质上 核心要点突破 一 对德布罗意波的理解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的缘故 2 德布罗意波是一种概率波 粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配 不要以宏观观点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 特别提醒 1 在宏观现象中 波与粒子是对立的概念 而在微观世界中 波与粒子可以统一 2 这里所说的粒子性和波动性 既不是宏观观念的波 也不是宏观观念的粒子 光具有波粒二象性是指光在传播过程中和同物质作用时分别表现出波和粒子的特性 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 单选 下列说法正确的是 A 德布罗意波属于机械波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它对应 后来把这种波叫做德布罗意波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 解析 选C 德布罗意波是一切运动着的物体所具有的波 与机械波性质不同 宏观物体也具有波动性 只是干涉 衍射现象不明显 只有C选项正确 二 正确理解不确定关系在经典物理学中 可以同时用质点的位置和动量精确地描述它的运动 而且如果知道了质点的加速度 还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量 从而描述它的轨迹 但是 在微观物理学中 不确定关系告诉我们 如果要更准确地确定粒子的位置 即 x小 那么动量的测量一定会更不准确 即 p更大 也就是说 不可能同时准确地知道单个粒子的位置和动量 因而也就不可能用轨迹来描述这一粒子的运动 但是我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律 一个宏观系统总是包含着大量粒子 因此我们仍然能够对宏观现象进行预言 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 单选 电子的运动受波动性的支配 对氢原子的核外电子 下列说法不正确的是 A 电子绕核运动的 轨道 其实是没有意义的B 电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置C 电子绕核运动时 电子边运动边振动D 电子在核外的位置是不确定的 解析 选C 微观粒子的运动是不确定的 电子轨道只是电子出现概率比较大的位置 轨道其实没有实际意义 所以选项A B D正确 电子在空间出现的概率受波动规律支配 并不是像机械波那样 所以选项C错误 课堂互动讲练 双选 关于物质波 下列认识错误的是 A 任何运动的物体 质点 都伴随一种波 这种波叫物质波B X射线的衍射实验 证实了物质波假设是正确的C 电子的衍射实验 证实了物质波假设是正确的D 宏观物体尽管可以看做物质波 但它们不具有干涉 衍射等现象 精讲精析 根据德布罗意物质波理论知 任何一个运动的物体 小到电子 质子 大到行星 太阳 都有一种波与之相对应 这种波就叫物质波 可见 A选项是正确的 由于X射线本身就是一种波 而不是实物粒子 故X射线的衍射现象 并不能证实物质波理论的正确性 即B选项错误 电子是一种实物粒子 电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性 故C选项是正确的 由电子穿过铝箔的衍射实验知 少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的 无规律的 但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样 即大量电子的行为表现出电子的波动性 干涉 衍射是波的特有现象 只要是波 都会发生干涉 衍射现象 故选项D错误 综合以上分析知 本题应选B D 答案 BD 方法总结 1 物质波理论上是说任何一个运动的物体 如实物粒子等 都具有波动性 即其行为服从波动规律 2 物质波理论告诉我们 任何微观粒子都既具有粒子性又具有波动性 即与光一样 也具有波粒二象性 波粒二象性是光子 电子 质子等微观粒子都具有的基本属性 电子经电势差为U 200V的电场加速 以v c的情况下 求此电子的德布罗意波长 思路点拨 解此类题时关键要抓住能量守恒定律和德布罗意波长的计算公式 运用这两个知识点 即可解决 答案 8 63 10 2nm 变式训练利用金属晶格 大小约10 10m 作为障碍物观察电子的衍射图样 方法是让电子通过电场加速后 让电子束照射到金属晶格上 从而得到电子的衍射图样 已知电子质量为m 电荷量为e 初速度为0 加速电压为U 普朗克常量为h 则加速后电子的德布罗意波长为 若电子质量m 9 1 10 31kg 加速电压U 300V 则电子束 能或不能 发生明显衍射现象 在单缝衍射实验中 若单缝宽度是1 0 10 9m 那么光子经过单缝发生衍射 动量不确定量是多少 答案 p 0 53 10 25kg m s 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全