人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案1：4 5 粒子的波动性和量子力学的建立

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE14.5粒子的波动性和量子力学的建立〖学习目标〗1.理解德布罗意波，会解释相关现象，理解德布罗意波的波长和粒子动量关系2.了解电子衍射实验，了解创造条件来进行有关物理实验的方法。通过相关理论的实验验证，逐步形成严谨求实的科学态度3.了解量子力学的建立过程〖知识梳理〗知识点一、粒子的波动性(1)德布罗意波1924年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有，每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫．(2)物质波的波长、频率关系式ν＝，λ＝.知识点二、物质波的实验验证(1)实验探究思路、衍射是波特有的现象，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1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了的衍射图样，如图所示，证实了的波动性．电子束穿过铝箔后的衍射图样(3)说明①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的．对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)关系同样正确．②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的很大，对应的德布罗意波的波长，根本无法观察到它的波动性．知识点三、量子力学的建立和应用量子力学：描述微观世界行为的理论。量子力学的创立是物理学历史上的一次重要革命。量子力学和相对论共同构成了20世纪以来物理学的基础。量子力学的应用①量子力学推动了核物理和粒子物理的发展②量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展③量子力学推动了固体物理的发展〖典例精析〗例1.下列说法中正确的是()A．物质波属于机械波B．物质波与机械波没有本质区别C．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D．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，都有一种波和它对应，这种波叫物质波例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长？(中子的质量为1.67×10－27kg)〖课堂达标〗1．下列说法正确的是（）A．光子就是质点 B．光不具有波动性 C．光具有波粒二象性D．实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质2．下列关于波粒二象性说法正确的是（）A．X射线的比紫光的波动性明显B．通过同一个双缝干涉装置，粒子性越明显的光条纹间距越大C．大量光子体现出波动性，个别光子体现出粒子性D．电子的波动性对应的物质波与水波是同一种波3．美国物理学家阿瑟阿什金因利用光的力量来操纵细胞获得2018年诺贝尔物理学奖，原来光在接触物体后，会对其产生力的作用，这个来自光的微小作用可以让微小的物体（如细胞）发生无损移动，这就是光技术．在光镊系统中，光路的精细控制非常重要。对此下列说法正确的是（）A．光镊技术利用光的粒子性 B．光镊技术利用光的波动性C．红色激光光子能量大于绿色激光光子能量D．红色激光光子动量大于绿色激光光子动量4．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图a、b、c所示的图像，则下列说法不正确的是（）A．图像a表明光具有粒子性 B．图像b表明光具有波动性C．用紫外光观察不到类似的图像D．实验表明光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用波动规律来描述5．肆虐全球的新冠肺炎由新冠病毒引发，新冠病毒直径约60-140nm，通常需要借助电子显微镜才能看到。如图所示为某型号电子显微镜，竖直圆筒的上下两端分别装着电极，电子在两电极间从上向下加速，电子的动量越大，显微镜的分辨率就越高。假设电子由静止开始加速，下列说法正确的是（）A．圆筒上端为正极，下端为负极B．两极间电压越大，电子离开电极时的波长越长C．若两极间电压不变，增大圆筒长度可提高显微镜的分辨率D．若将电子改为质子，以相同电压加速时质子显微镜分辨率更高

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖知识梳理〗知识点一、粒子的波动性波动性物质波eq\f(ε,h)eq\f(h,p)知识点二、物质波的实验验证干涉电子电子波动性动量很小〖典例精析〗例1.〖解析〗物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，A、B均错误；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，C错误；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，都有一种波和它对应，这种波叫物质波，D正确．〖答案〗D例2.〖解析〗中子的动量为p1＝m1v，子弹的动量为p2＝m2v，据λ＝eq\f(h,p)知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为λ1＝eq\f(h,p1)，λ2＝eq\f(h,p2)联立以上各式解得：λ1＝eq\f(h,m1v)，λ2＝eq\f(h,m2v)将m1＝1.67×10－27kg，v＝1×103m/s，h＝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.〖答案〗4.0×10－10m6.63×10－35m〖课堂达标〗1．〖答案〗C〖解析〗光子的本质是电磁波，不是质点；光具有波粒二象性；实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，但是实物粒子与光子是不同本质的物质。故选C。2.〖答案〗C〖解析〗A．X射线的频率大，波长短，故X射线的比紫光的波动性弱，故A错误；B．通过同一个双缝干涉装置，粒子性越明显则波长短，，光条纹间距越小，故B错误；C．光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故C正确；D．物质波是概率波，而机械波是由机械振动在介质中的传播，故两者是完全不同的概念，故D错误。故选C。3.〖答案〗A〖解析〗AB．光在接触物体后，会对其产生力的作用，则光镊技术利用光的粒子性，A正确，B错误；C．红光的频率小于绿光的频率，根据可知，红色激光光子能量小于绿色激光光子能量，C错误。D．红色激光光子的频率小于绿色激光光子的频率，则红色激光光子的波长大于绿色激光光子的波长，根据可知红色激光光子动量小于绿色激光光子动量，D错误。故选A。4.〖答案〗C〖解析〗A．图像a以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，表明光具有粒子性，选项A正确；B．图像b有明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，表明光具有波动性，选项B正确；C．因为紫外光是不可见光，所以直接用眼睛观察不到类似的图象，但是用感光胶片是可以观察到类似现象的，选项C错误；D．实验表明光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用波动规律来描述，选项D正确。本题选不正确的，故选C。5.〖答案〗D〖解析〗A．电子在两电极间从上向下加速，说明电场方向从下向上，下端为正极，上端为负极，选项A错误；B．两极间电压