高中物理(新教材)选修三课件：4-5-粒子的波动性和量子力学的建立 人教版

5．粒子的波动性和量子力学的建立第四章原子结构和波粒二象性麦克斯韦牛顿惠更斯托马斯·杨菲涅耳海森伯普朗克康普顿德布罗意劳厄戴维孙G.P.汤姆孙玻恩一粒子的波动性1.波粒二象性：ɛ，p—粒子性ν，λ—波动性h—粒子性、波动性的桥梁2.粒子的波动性每一个运动的粒子都与对应的波长相联系，这种与实物粒子相联系的波，我们管这种波叫德布罗意波，也叫物质波.光既有波动性，又具有粒子性.1）德布罗意波：ε＝hν

2）物质波的波长：3）物质波的频率：1924年，德布罗意在博士学位论文中提出假设：实物粒子也具有波动性.这被认为是“没有科学特征的狂想曲”，看似疯狂，却能站得住脚.1892-1987，法国德布罗意

2.物质波的实验验证戴维孙1881-1958，美国G.P.汤姆孙1892-1975，英国1927年,戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验,获得了衍射图样,证实了电子的波动性.他们因此获得了1937年的诺贝尔物理学奖.1）实验思路：如果实物粒子具有波动性,则在一定条件下,也应该发生干涉或衍射现象.2）实验验证：1929年，

德布罗意获得了诺贝尔物理学奖，成为以学位论文获得此殊荣的人.②宏观物体动量很大，德布罗意波的波长很短，根本无法观察到波动性.3）说明4）德布罗意提出物质波的观念被证实，表明实物粒子也具有波粒二象性.

1.经典物理学的疑难2.新理论的成功二、量子力学的建立和应用

普朗克黑体辐射理论、爱因斯坦光电效应理论、康普顿散射理论、玻尔氢原子理论以及德布罗意物质波假说等一系列理论在解释实验方面都取得了成功.3．量子力学：描述微观世界行为的理论.3．量子力学：描述微观世界行为的理论.4.意义

量子力学的创立是物理学历史上的一次重要革命.它和相对论共同构成了20世纪以来物理学的基础.5．量子力学的应用2)量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展.1)量子力学推动了核物理和粒子物理的发展.3)量子力学推动了固体物理的发展.光纤通信光纤通信技术（opticalfibercommunications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用.光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具.集成电路集成电路（integratedcircuit）是一种微型电子器件或部件.采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步.它在电路中用字母“IC”表示.集成电路发明者为杰克·基尔比（基于锗（Ge）的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于硅（Si）的集成电路）.当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路.例1．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是(

)A．光电效应和康普顿效应都揭示了光的波动性B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有粒子性C．光的波粒二象性表明一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子

D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显典例精析

D例2．某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s.(1)分别计算电子和子弹的德布罗意波长．(2)试根据计算结果分析它们表现的波粒二象性．(电子的质量为me＝9.1×10－31kg，普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s)

例2．某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s.(1)分别计算电子和子弹的德布罗意波长．(2)试根据计算结果分析它们表现的波粒二象性．(电子的质量为me＝9.1×10－31kg，普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s)

课堂小结1.根据什么说光具有波粒二象性？2.一个电子和一个质子具有同样的动能时，它们的德布罗意波长哪个大？粒子性：波动性：电子波长更长光电效应、康普顿粒子散射实验物质波的实验验证、双缝干涉实验、单缝衍射课堂达标3.射击运动员射击时会因为子弹的波动而”失准“吗？为什么？根据现实情况下子弹质量、速度大小所对应的德布罗意波长来做定性说明不会.因为宏观的子弹质量、速度大，动量大，德布罗意波长非常小4.我们能感知光现象，是因为我们接收到了一定能量的光.一个频率是106Hz的无线电波的光子的能量是多大？一个频率是6×1014Hz的绿色光子和1018的γ光子的能量各是多大？结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明，为什么低频电磁波的波动性显著而高频电磁波的粒子性显著.无线电波光子：ɛ1=hν1=6.63×10-34×106J=6.63×10-28J绿色光子：ɛ2=hν2=6.63×10-34×6×1014J=3.98×10-19Jγ光子：ɛ3=hν3=6.63×10-34×1018J=6.63×10-16J

由此可知，低频电磁波的能量小、动量小、波长长，高频电磁波的能量大、动量大、波长短.由概率波的波粒二象性特点可知，低频电磁波波动性显著，高频电磁波的粒子性显著.解析：备用工具&资料3.射击运动员射击时会因为子弹的波动而”失准“吗？为什么？根据现实情况下子弹质量、速度大小所对应的德布罗意波长来做定性说明不会.因为宏观的子弹质量、速度大，动量大，德布罗意波长非常小课堂小结海森伯普朗克康普顿德布罗意劳厄戴维孙G.P.汤姆孙玻恩2）物质波的波长：3）物质波的频率：1924年，德布罗意在博士学位论文中提出假设：实物粒子也具有波动性.这被认为是“没有科学特征的狂想曲”，看似疯狂，却能站得住脚.1892-1987，法国德布罗意

2.物质波的实验验证戴维孙1881-1958，美国G.P.汤姆孙1892-1975，英国1927年,戴维孙和汤姆孙