第二章第五节德布罗意波

第二章第五节德布罗意波第1页，课件共18页，创作于2023年2月[目标定位]

1.了解德布罗意假说的内容，知道德布罗意波的波长和粒子动量的关系.2.知道粒子和光一样具有波粒二象性，了解电子波动性的实验验证.3.初步了解不确定性关系的内容，感受数学工具在物理学发展过程中的作用．第2页，课件共18页，创作于2023年2月一、德布罗意波1．德布罗意波

任何一个实物粒子都有一种波与它相对应，这种波叫_______，也称为德布罗意波．物质波第3页，课件共18页，创作于2023年2月3．电子波动性的实验证实 (1)最早从实验上证实电子衍射现象的是美国的戴维孙和革末，他们做了电子束在_______表面上散射的实验，观察到了和X射线衍射类似的电子衍射现象，首次证实了电子的______性． (2)_________做电子束穿过多晶薄膜的衍射实验，也证实了电子的______性．晶体波动汤姆孙波动第4页，课件共18页，创作于2023年2月二、氢原子中的电子云1．定义：用点的多少表示电子出现的______分布图．2．电子的分布：某一空间范围内电子出现概率___的地方点多，电子出现概率___的地方点少．电子云反映了原子核外电子位置的不确定性，说明电子对应的波也是一种____波．三、不确定性关系1．定义：在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫__________关系．概率大概率不确定性小第5页，课件共18页，创作于2023年2月ΔxΔp第6页，课件共18页，创作于2023年2月一、对物质波的理解

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．第7页，课件共18页，创作于2023年2月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．4．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．第8页，课件共18页，创作于2023年2月【例1】

(单选)下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是 (

) A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波 B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的 D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以

宏观物体不具有波动性

答案

C第9页，课件共18页，创作于2023年2月

解析

运动的物体才具有波动性，A项错；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D项错；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B项错；只有C项正确．第10页，课件共18页，创作于2023年2月【例2】如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质量为1.67×10－27kg，普朗克常量为6.63×10－34J·s)

答案

4.0×10－10m

6.63×10－35m

解析中子的动量为p1＝m1v

子弹的动量为p2＝m2v第11页，课件共18页，创作于2023年2月将m1＝1.67×10－27kg，v＝103m/sh＝6.63×10－34J·s，m2＝1.0×10－2kg代入上面两式可解得λ1＝4.0×10－10m，λ2＝6.63×10－35m第12页，课件共18页，创作于2023年2月二、对不确定性关系的理解1．单缝衍射现象中，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有不确定性．2．单缝衍射现象中，粒子通过狭缝后，在垂直原来运动方向的动量是不确定的，即通过挡板后粒子的动量具有不确定性．第13页，课件共18页，创作于2023年2月4．不确定性关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置(即Δx更小)，那么动量的测量一定会更不准确(即Δp更大)，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动．【例3】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

Δp≥5.3×10－26kg·m/s第14页，课件共18页，创作于2023年2月第15页，课件共18页，创作于2023年2月针对训练一颗质量为10g的子弹，具有200m/s的速率，若其动量的不确定范围为其动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的)，则该子弹位置的不确定量范围为多大？

答案

2.6×10－31m

解析

子弹的动量 p＝mv＝0.01×200kg·m/s＝2kg·m/s，