高中物理波粒二象性2實物粒子的波粒二象性課件魯科版選擇性必修3

第2節(jié)實物粒子的波粒二象性第2節(jié)實物粒子的波粒二象性高中物理第6章波粒二象性2實物粒子的波粒二象性課件魯科版選擇性必修3必備知識·素養(yǎng)奠基一、德布羅意假說及其實驗探索思考作為實物粒子的電子是否具有波粒二象性?提示:具有必備知識·素養(yǎng)奠基一、德布羅意假說及其實驗探索提示:具有1.德布羅意波:德布羅意提出實物粒子也具有_______,稱這種波為物質(zhì)波或德布羅意波。2.粒子能量與相應(yīng)的波的頻率之間的關(guān)系:______。3.物質(zhì)波的動量與波長之間的關(guān)系:

。波動性E=hν1.德布羅意波:德布羅意提出實物粒子也具有_______,稱4.物質(zhì)波的實驗驗證:(1)1927年,戴維孫和革末通過實驗首次發(fā)現(xiàn)了電子的_________。(2)1927年,湯姆孫用實驗證明,電子在穿過金屬片后像X射線一樣產(chǎn)生_________,也證實了電子的_______。(3)1960年,約恩孫直接做了電子_________實驗,從屏上攝得了類似楊氏雙縫干涉圖樣的照片。衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象波動性雙縫干涉4.物質(zhì)波的實驗驗證:衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象波動性雙縫干涉二、不確定性關(guān)系1.在微觀世界中,粒子的_____和_____存在不確定性,不能_________。2.不確定性關(guān)系:

,式中Δx為_____的不確定范圍,Δp為_____的不確定范圍,h為普朗克常量。3.此式表明,不能同時精確確定一個微觀粒子的_____和_____。位置動量同時測量位置動量位置動量二、不確定性關(guān)系位置動量同時測量位置動量位置動量關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成一計算相關(guān)的德布羅意波1.任何物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽都存在波動性,我們之所以觀察不到宏觀物體的波動性,是因為宏觀物體對應(yīng)的波長太小的緣故。2.粒子在空間各處出現(xiàn)的機率受統(tǒng)計規(guī)律支配,不要以宏觀觀點中的波來理解德布羅意波。3.德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣,使之包括了所有的物質(zhì)粒子,即光子與實物粒子都具有粒子性,又都具有波動性,與光子對應(yīng)的波是電磁波,與實物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波。關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成一計算相關(guān)的德布羅意波4.求解德布羅意波波長的方法(1)根據(jù)已知條件,寫出宏觀物體或微觀粒子動量的表達式p=mv。(2)根據(jù)波長公式λ=求解。(3)注意區(qū)分光子和微觀粒子的能量和動量的不同表達式。如光子的能量:ε=hν,動量p=;微觀粒子的動能:Ek=mv2,動量p=mv。

4.求解德布羅意波波長的方法【思考?討論】運動著的宏觀物體具有波動性,為什么我們很難觀察到宏觀物體的波動性?提示:由p=得,λ=,宏觀物體動量比微觀粒子動量大得多,運動著的宏觀物體的波長都很小,而波長越小波動性越不明顯,所以我們很難觀察到宏觀物體的波動性?！舅伎?討論】【典例示范】如果一個中子和一個質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運動,則它們的德布羅意波的波長分別是多長?(中子的質(zhì)量為1.67×10-27kg)【典例示范】【解析】中子的動量為p1=m1v子彈的動量為p2=m2v據(jù)λ=知中子和子彈的德布羅意波的波長分別為λ1=,λ2=聯(lián)立各式解得λ1=,λ2=【解析】中子的動量為p1=m1v將m1=1.67×10-27kg,v=1×103m/s,h=6.63×10-34J·s,m2=1.0×10-2kg代入兩式可解得λ1≈4.0×10-10m,λ2=6.63×10-35m。答案:4.0×10-10m

6.63×10-35m將m1=1.67×10-27kg,v=1×103m/s,【規(guī)律方法】有關(guān)德布羅意波計算的一般方法(1)計算物體的速度,再計算其動量。如果知道物體動能也可以直接用p=計算其動量。(2)根據(jù)λ=計算德布羅意波波長。(3)需要注意的是:德布羅意波波長一般都很短,比一般的光波波長還要短,可以根據(jù)結(jié)果的數(shù)量級大致判斷結(jié)果是否合理。(4)宏觀物體的波長小到可以忽略,其波動性很不明顯。

【規(guī)律方法】有關(guān)德布羅意波計算的一般方法【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(多選)以下說法正確的是 (

)A.宏觀粒子也具有波動性B.抖動細繩一端,繩上的波就是物質(zhì)波C.物質(zhì)波也是一種概率波 D.物質(zhì)波就是光波【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選A、C。任何物體都具有波動性,故A正確;對宏觀物體而言,其波動性難以觀測,我們所看到的繩波是機械波,不是物質(zhì)波,故B錯誤;物質(zhì)波與光波一樣,也是一種概率波,即粒子在各點出現(xiàn)的概率遵循波動規(guī)律,但物質(zhì)波不是光波,故C正確,D錯誤?！窘馕觥窟xA、C。任何物體都具有波動性,故A正確;對宏觀物體2.電子經(jīng)電勢差為U=2000V的電場加速,電子的質(zhì)量m=0.9×10-30kg,求此電子的德布羅意波波長,已知普朗克常數(shù)h=6.6×10-34J·s。2.電子經(jīng)電勢差為U=2000V的電場加速,電子的質(zhì)量m【解析】根據(jù)德布羅意波波長公式:λ=電子在電場中加速,由動能定理有Ek=Ue且p2=2mEk代入數(shù)據(jù)解得:λ=2.75×10-11m。答案:2.75×10-11m【解析】根據(jù)德布羅意波波長公式:λ=【補償訓(xùn)練】關(guān)于物質(zhì)波,下列認(rèn)識錯誤的是 (

)A.任何運動的物體(質(zhì)點)都伴隨一種波,這種波叫物質(zhì)波B.X射線的衍射實驗,驗證了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C.電子的衍射實驗,驗證了物質(zhì)波假設(shè)是正確的D.宏觀物質(zhì)可以看成物質(zhì)波,同樣具有干涉、衍射等現(xiàn)象【補償訓(xùn)練】【解析】選B。根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論,任何一個運動的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽,都有一種波與之相對應(yīng),這種波就叫物質(zhì)波,A選項正確;由于X射線本身就是一種波,而不是實物粒子,故X射線的衍射現(xiàn)象,并不能證實物質(zhì)波理論的正確性,故B選項錯誤;電子是一種實物粒子,電子的衍射現(xiàn)象表明運動著的實物粒子具有波動性,故C選項正確;由電子穿過鋁箔的衍射實驗知,少量電子穿過鋁箔后所落位置是散亂的、無規(guī)律的,但大量電子穿過鋁箔后所落的位置呈現(xiàn)出衍射圖樣,即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動性,干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象,只要是波,都會發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象,故D選項正確。故選B?！窘馕觥窟xB。根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論,任何一個運動的物體,小二理解不確定性關(guān)系1.位置和動量的不確定性關(guān)系:ΔxΔp≥由ΔxΔp≥可以知道,在微觀領(lǐng)域,要準(zhǔn)確地確定粒子的位置,動量的不確定性就更大;反之,要準(zhǔn)確地確定粒子的動量,那么位置的不確定性就更大。2.微觀粒子的運動沒有特定的軌道:由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥可知,微觀粒子的位置和動量是不能同時被確定的,這也就決定了不能用“軌跡”的觀點來描述粒子的運動。二理解不確定性關(guān)系3.其他不確定性關(guān)系:不確定性關(guān)系是微觀粒子具有波粒二象性的必然結(jié)果。除位置和動量的不確定性關(guān)系外,還有其他不確定性關(guān)系,如時間和能量的不確定性關(guān)系:ΔEΔt≥。3.其他不確定性關(guān)系:提醒:不確定性關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn),也不是說微觀粒子的動量測不準(zhǔn),更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量都測不準(zhǔn),而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時測準(zhǔn)。不確定性關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律,不是測量技術(shù)和主觀能力的問題。提醒:不確定性關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn),也不是說微觀粒【思考?討論】既然位置與動量具有不確定性,為什么宏觀物體的位置和動量可以同時測量?提示:由于普朗克常量是一個很小的量,對于宏觀物體來說,其不確定性小到無法進行觀測,因此不確定性關(guān)系對宏觀物體是不重要的,即宏觀物體的位置和動量是可以同時確定的。

【思考?討論】【典例示范】質(zhì)量為10g的子彈與電子的速率相同均為500m/s,測量準(zhǔn)確度為0.01%①,若位置和速率在同一實驗中同時測量②

,試問子彈和電子位置的最小不確定量各為多少?(電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg)【典例示范】【審題關(guān)鍵】序號信息提?、?/p>

可求得Δv、Δp②由Δx=求子彈、電子的最小不確定量【審題關(guān)鍵】序號信息提?、倏汕蟮忙、Δp②由Δx=【解析】測量準(zhǔn)確度也就是速度的不確定性,故子彈、電子的速度不確定量為Δv=0.05m/s,子彈動量的不確定量Δp1=5×10-4kg·m/s,電子動量的不確定量Δp2=4.6×10-32kg·m/s,由Δx≥,子彈位置的最小不確定量Δx1=m=1.06×10-31m,電子位置的最小不確定量Δx2=m=1.15×10-3m。答案:1.06×10-31m

1.15×10-3m【解析】測量準(zhǔn)確度也就是速度的不確定性,故子彈、電子的速度不【規(guī)律方法】不確定性關(guān)系的兩點提醒(1)不確定性關(guān)系ΔxΔp≥是自然界的普遍規(guī)律,對微觀世界的影響顯著,對宏觀世界的影響可忽略不計。也就是說,宏觀世界中的物體質(zhì)量較大,位置和速度的不確定性范圍較小,可同時較精確地測出物體的位置和動量。(2)在微觀世界中,粒子質(zhì)量較小,不能同時精確地測出粒子的位置和動量,也就不能準(zhǔn)確地把握粒子的運動狀態(tài)了?！疽?guī)律方法】不確定性關(guān)系的兩點提醒【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(多選)關(guān)于不確定性關(guān)系ΔxΔp≥有以下幾種理解,其中正確的是 (

)A.微觀粒子的動量不可確定B.微觀粒子的位置坐標(biāo)不可確定C.微觀粒子的動量和位置不可能同時確定D.不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子,也適用于其他宏觀粒子【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選C、D。本題主要考查對不確定性關(guān)系ΔxΔp≥的理解,不確定性關(guān)系表示確定位置、動量的精度相互制約,此長彼消,當(dāng)粒子的位置不確定性小時,粒子動量的不確定性大;反之亦然。故不能同時確定粒子的位置和動量。不確定性關(guān)系是自然界中的普遍規(guī)律,對微觀世界的影響顯著,對宏觀世界的影響可忽略,故C、D正確?！窘馕觥窟xC、D。本題主要考查對不確定性關(guān)系ΔxΔp≥2.已知=5.3×10-35J·s。試求下列情況中速度測定的不確定量。(1)一個球的質(zhì)量m=1.0kg,測定其位置的不確定量為10-6m。(2)電子的質(zhì)量me=9.1×10-31kg,測定其位置的不確定量為10-10m(即原子的數(shù)量級)。2.已知=5.3×10-35J·s。試求下列情況中速度【解析】(1)m=1.0kg,Δx=10-6m,由ΔxΔp≥,Δp=mΔv知Δv1≥

m/s=5.3×10-29m/s。(2)me=9.1×10-31kg,Δx=10-10mΔv2≥

m/s≈5.8×105m/s。答案:(1)5.3×10-29m/s

(2)5.8×105m/s【解析】(1)m=1.0kg,Δx=10-6m,【補償訓(xùn)練】原子核的半徑為10-15m,估計核內(nèi)質(zhì)子的動量不確定范圍。如果電子被限制在核內(nèi),其動量不確定范圍又是多少?【補償訓(xùn)練】【解析】由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥得:質(zhì)子動量的不確定范圍Δp≥=5.28×10-20kg·m/s。如果電子被限制在核內(nèi),電子運動的范圍也是10-15m,所以其動量不確定范圍也是5.28×10-20kg·m/s。答案:質(zhì)子和電子動量不確定范圍都是Δp≥5.28×10-20kg·m/s?！窘馕觥坑刹淮_定性關(guān)系ΔxΔp≥得:質(zhì)子動量的不確定范【拓展例題】考查內(nèi)容:關(guān)于德布羅意波波長的計算【典例】一顆質(zhì)量為5.0kg的炮彈,(1)以200m/s的速度運動時,它的德布羅意波波長為多大?(2)假設(shè)它以光速運動,它的德布羅意波波長為多大?(3)若要使它的德布羅意波波長與波長是400nm的紫光波長相等,則它必須以多大的速度運動?【拓展例題】考查內(nèi)容:關(guān)于德布羅意波波長的計算【解析】(1)炮彈的德布羅意波波長為λ1=m=6.63×10-37m。(2)它以光速運動時的德布羅意波波長為λ2=m=4.42×10-43m。(3)由λ=得:v=m/s≈3.32×10-28m/s。答案:(1)6.63×10-37m

(2)4.42×10-43m(3)3.32×10-28m/s【解析】(1)炮彈的德布羅意波波長為λ1=【課堂回眸】【課堂回眸】1.下列說法正確的是 (

)A.物質(zhì)波屬于機械波B.只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性C.德布羅意認(rèn)為,任何一個運動著的物體小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽都有一種波和它對應(yīng),這種波叫物質(zhì)波D.宏觀物體運動時,看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象,所以宏觀物體運動時不具有波動性課堂檢測·素養(yǎng)達標(biāo)1.下列說法正確的是 ()課堂檢測·素養(yǎng)達標(biāo)【解析】選C。物質(zhì)波是一切運動著的物體所具有的波,與機械波性質(zhì)不同,宏觀物體也具有波動性,只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯,看不出來,故C正確?！窘馕觥窟xC。物質(zhì)波是一切運動著的物體所具有的波,與機械波性2.在做雙縫干涉實驗時,發(fā)現(xiàn)100個光子中有96個通過雙縫后打到了觀察屏上的b處,則b處可能是 (

)A.亮紋B.暗紋C.既有可能是亮紋也有可能是暗紋D.以上各種情況均有可能2.在做雙縫干涉實驗時,發(fā)現(xiàn)100個光子中有96個通過雙縫后【解析】選A。按波的概率分布的特點去判斷,由于大部分光子都落在b點,故b處一定是亮紋,選項A正確?！窘馕觥窟xA。按波的概率分布的特點去判斷,由于大部分光子都落【補償訓(xùn)練】經(jīng)150V電壓加速的電子束,沿同一方向射出,穿過鋁箔后射到其后的屏上,則 (

)A.所有電子的運動軌跡均相同B.所有電子到達屏上的位置坐標(biāo)均相同C.電子到達屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運動定律確定D.電子到達屏上的位置受波動規(guī)律支配,無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置【補償訓(xùn)練】【解析】選D。由物質(zhì)波原則可知,它受波動概率影響,由測不準(zhǔn)原則得無法確定坐標(biāo),所以D是正確的,A、B、C錯誤。【解析】選D。由物質(zhì)波原則可知,它受波動概率影響,由測不準(zhǔn)原3.從衍射的規(guī)律可以知道,狹縫越窄,屏上中央亮條紋就越寬,由不確定性關(guān)系式ΔxΔp≥判斷下列說法正確的是 (

)A.入射的粒子有確定的動量,射到屏上的粒子就有準(zhǔn)確的位置B.狹縫的寬度變小了,因此粒子的不確定性也變小了C.更窄的狹縫可以更準(zhǔn)確地測得粒子的位置,但粒子動量不確定性卻更大了D.可以同時確定粒子的位置和動量3.從衍射的規(guī)律可以知道,狹縫越窄,屏上中央亮條紋就越寬,由【解析】選C。由ΔxΔp≥,狹縫變窄了,即Δx減小了,Δp變大,即動量的不確定性變大,故C正確?！窘馕觥窟xC。由ΔxΔp≥,狹縫變窄了,即Δx減小了,4.質(zhì)量為m=6.64×10-27kg的α粒子通過寬度為a=0.1mm的狹縫后,其速度的不確定量約為多少?若其速度v=3×107m/s,它能否看成經(jīng)典粒子?4.質(zhì)量為m=6.64×10-27kg的α粒子通過寬度為a=【解析】α粒子位置不確定量Δx=a,由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥及Δp=mΔv,得Δv≥≈8×10-5m/s,因v?Δv,故能看成經(jīng)典粒子處理。答案:8×10-5m/s能【解析】α粒子位置不確定量Δx=a,由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥【補償訓(xùn)練】在中子衍射技術(shù)中,常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距相近,已知中子質(zhì)量m=1.67×10-27kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,可以估算德布羅意波長λ=1.82×10-10m的熱中子動能的數(shù)量級為 (

)A.10-17J

B.10-19J

C.10-21J

D.10-24J【補償訓(xùn)練】【解析】選C。由λ=可知,熱中子的動量p=,又動量p=,所以熱中子的動能Ek=≈4×10-21J,故本題選C?！窘馕觥窟xC。由λ=可知,熱中子的動量p=,又動【新思維·新考向】情境:隨著中國的國力不斷增強,許多科研機構(gòu)提出了建立大型粒子對撞機的計劃。大型粒子對撞機可以說是一個非常高尖端的科學(xué)設(shè)備,在全世界范圍內(nèi),很少有國家能建造得出來。其不光是因為科學(xué)技術(shù)難度高,還因為建造的成本也非常高。保守估計,建立這樣一個設(shè)備大概要上千億的資金。【新思維·新考向】問題:電子的質(zhì)量me=9.0×10-31kg,若對撞機可將電子的速度加速到2×10-6m/s,求其位置的不確定量(=5.3×10-35J·s)。問題:電子的質(zhì)量me=9.0×10-31kg,若對撞機可將【解析】由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥ ①由動量定義得Δp=meΔv ②由①②得Δx=29.4m。答案:29.4m【解析】由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥ ①第2節(jié)實物粒子的波粒二象性第2節(jié)實物粒子的波粒二象性高中物理第6章波粒二象性2實物粒子的波粒二象性課件魯科版選擇性必修3必備知識·素養(yǎng)奠基一、德布羅意假說及其實驗探索思考作為實物粒子的電子是否具有波粒二象性?提示:具有必備知識·素養(yǎng)奠基一、德布羅意假說及其實驗探索提示:具有1.德布羅意波:德布羅意提出實物粒子也具有_______,稱這種波為物質(zhì)波或德布羅意波。2.粒子能量與相應(yīng)的波的頻率之間的關(guān)系:______。3.物質(zhì)波的動量與波長之間的關(guān)系:

。波動性E=hν1.德布羅意波:德布羅意提出實物粒子也具有_______,稱4.物質(zhì)波的實驗驗證:(1)1927年,戴維孫和革末通過實驗首次發(fā)現(xiàn)了電子的_________。(2)1927年,湯姆孫用實驗證明,電子在穿過金屬片后像X射線一樣產(chǎn)生_________,也證實了電子的_______。(3)1960年,約恩孫直接做了電子_________實驗,從屏上攝得了類似楊氏雙縫干涉圖樣的照片。衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象波動性雙縫干涉4.物質(zhì)波的實驗驗證:衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象波動性雙縫干涉二、不確定性關(guān)系1.在微觀世界中,粒子的_____和_____存在不確定性,不能_________。2.不確定性關(guān)系:

,式中Δx為_____的不確定范圍,Δp為_____的不確定范圍,h為普朗克常量。3.此式表明,不能同時精確確定一個微觀粒子的_____和_____。位置動量同時測量位置動量位置動量二、不確定性關(guān)系位置動量同時測量位置動量位置動量關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成一計算相關(guān)的德布羅意波1.任何物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽都存在波動性,我們之所以觀察不到宏觀物體的波動性,是因為宏觀物體對應(yīng)的波長太小的緣故。2.粒子在空間各處出現(xiàn)的機率受統(tǒng)計規(guī)律支配,不要以宏觀觀點中的波來理解德布羅意波。3.德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣,使之包括了所有的物質(zhì)粒子,即光子與實物粒子都具有粒子性,又都具有波動性,與光子對應(yīng)的波是電磁波,與實物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波。關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成一計算相關(guān)的德布羅意波4.求解德布羅意波波長的方法(1)根據(jù)已知條件,寫出宏觀物體或微觀粒子動量的表達式p=mv。(2)根據(jù)波長公式λ=求解。(3)注意區(qū)分光子和微觀粒子的能量和動量的不同表達式。如光子的能量:ε=hν,動量p=;微觀粒子的動能:Ek=mv2,動量p=mv。

4.求解德布羅意波波長的方法【思考?討論】運動著的宏觀物體具有波動性,為什么我們很難觀察到宏觀物體的波動性?提示:由p=得,λ=,宏觀物體動量比微觀粒子動量大得多,運動著的宏觀物體的波長都很小,而波長越小波動性越不明顯,所以我們很難觀察到宏觀物體的波動性。【思考?討論】【典例示范】如果一個中子和一個質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運動,則它們的德布羅意波的波長分別是多長?(中子的質(zhì)量為1.67×10-27kg)【典例示范】【解析】中子的動量為p1=m1v子彈的動量為p2=m2v據(jù)λ=知中子和子彈的德布羅意波的波長分別為λ1=,λ2=聯(lián)立各式解得λ1=,λ2=【解析】中子的動量為p1=m1v將m1=1.67×10-27kg,v=1×103m/s,h=6.63×10-34J·s,m2=1.0×10-2kg代入兩式可解得λ1≈4.0×10-10m,λ2=6.63×10-35m。答案:4.0×10-10m

6.63×10-35m將m1=1.67×10-27kg,v=1×103m/s,【規(guī)律方法】有關(guān)德布羅意波計算的一般方法(1)計算物體的速度,再計算其動量。如果知道物體動能也可以直接用p=計算其動量。(2)根據(jù)λ=計算德布羅意波波長。(3)需要注意的是:德布羅意波波長一般都很短,比一般的光波波長還要短,可以根據(jù)結(jié)果的數(shù)量級大致判斷結(jié)果是否合理。(4)宏觀物體的波長小到可以忽略,其波動性很不明顯。

【規(guī)律方法】有關(guān)德布羅意波計算的一般方法【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(多選)以下說法正確的是 (

)A.宏觀粒子也具有波動性B.抖動細繩一端,繩上的波就是物質(zhì)波C.物質(zhì)波也是一種概率波 D.物質(zhì)波就是光波【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選A、C。任何物體都具有波動性,故A正確;對宏觀物體而言,其波動性難以觀測,我們所看到的繩波是機械波,不是物質(zhì)波,故B錯誤;物質(zhì)波與光波一樣,也是一種概率波,即粒子在各點出現(xiàn)的概率遵循波動規(guī)律,但物質(zhì)波不是光波,故C正確,D錯誤?！窘馕觥窟xA、C。任何物體都具有波動性,故A正確;對宏觀物體2.電子經(jīng)電勢差為U=2000V的電場加速,電子的質(zhì)量m=0.9×10-30kg,求此電子的德布羅意波波長,已知普朗克常數(shù)h=6.6×10-34J·s。2.電子經(jīng)電勢差為U=2000V的電場加速,電子的質(zhì)量m【解析】根據(jù)德布羅意波波長公式:λ=電子在電場中加速,由動能定理有Ek=Ue且p2=2mEk代入數(shù)據(jù)解得:λ=2.75×10-11m。答案:2.75×10-11m【解析】根據(jù)德布羅意波波長公式:λ=【補償訓(xùn)練】關(guān)于物質(zhì)波,下列認(rèn)識錯誤的是 (

)A.任何運動的物體(質(zhì)點)都伴隨一種波,這種波叫物質(zhì)波B.X射線的衍射實驗,驗證了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C.電子的衍射實驗,驗證了物質(zhì)波假設(shè)是正確的D.宏觀物質(zhì)可以看成物質(zhì)波,同樣具有干涉、衍射等現(xiàn)象【補償訓(xùn)練】【解析】選B。根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論,任何一個運動的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽,都有一種波與之相對應(yīng),這種波就叫物質(zhì)波,A選項正確;由于X射線本身就是一種波,而不是實物粒子,故X射線的衍射現(xiàn)象,并不能證實物質(zhì)波理論的正確性,故B選項錯誤;電子是一種實物粒子,電子的衍射現(xiàn)象表明運動著的實物粒子具有波動性,故C選項正確;由電子穿過鋁箔的衍射實驗知,少量電子穿過鋁箔后所落位置是散亂的、無規(guī)律的,但大量電子穿過鋁箔后所落的位置呈現(xiàn)出衍射圖樣,即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動性,干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象,只要是波,都會發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象,故D選項正確。故選B?！窘馕觥窟xB。根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論,任何一個運動的物體,小二理解不確定性關(guān)系1.位置和動量的不確定性關(guān)系:ΔxΔp≥由ΔxΔp≥可以知道,在微觀領(lǐng)域,要準(zhǔn)確地確定粒子的位置,動量的不確定性就更大;反之,要準(zhǔn)確地確定粒子的動量,那么位置的不確定性就更大。2.微觀粒子的運動沒有特定的軌道:由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥可知,微觀粒子的位置和動量是不能同時被確定的,這也就決定了不能用“軌跡”的觀點來描述粒子的運動。二理解不確定性關(guān)系3.其他不確定性關(guān)系:不確定性關(guān)系是微觀粒子具有波粒二象性的必然結(jié)果。除位置和動量的不確定性關(guān)系外,還有其他不確定性關(guān)系,如時間和能量的不確定性關(guān)系:ΔEΔt≥。3.其他不確定性關(guān)系:提醒:不確定性關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn),也不是說微觀粒子的動量測不準(zhǔn),更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量都測不準(zhǔn),而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時測準(zhǔn)。不確定性關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律,不是測量技術(shù)和主觀能力的問題。提醒:不確定性關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn),也不是說微觀?！舅伎?討論】既然位置與動量具有不確定性,為什么宏觀物體的位置和動量可以同時測量?提示:由于普朗克常量是一個很小的量,對于宏觀物體來說,其不確定性小到無法進行觀測,因此不確定性關(guān)系對宏觀物體是不重要的,即宏觀物體的位置和動量是可以同時確定的。

【思考?討論】【典例示范】質(zhì)量為10g的子彈與電子的速率相同均為500m/s,測量準(zhǔn)確度為0.01%①,若位置和速率在同一實驗中同時測量②

,試問子彈和電子位置的最小不確定量各為多少?(電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg)【典例示范】【審題關(guān)鍵】序號信息提?、?/p>

可求得Δv、Δp②由Δx=求子彈、電子的最小不確定量【審題關(guān)鍵】序號信息提取①可求得Δv、Δp②由Δx=【解析】測量準(zhǔn)確度也就是速度的不確定性,故子彈、電子的速度不確定量為Δv=0.05m/s,子彈動量的不確定量Δp1=5×10-4kg·m/s,電子動量的不確定量Δp2=4.6×10-32kg·m/s,由Δx≥,子彈位置的最小不確定量Δx1=m=1.06×10-31m,電子位置的最小不確定量Δx2=m=1.15×10-3m。答案:1.06×10-31m

1.15×10-3m【解析】測量準(zhǔn)確度也就是速度的不確定性,故子彈、電子的速度不【規(guī)律方法】不確定性關(guān)系的兩點提醒(1)不確定性關(guān)系ΔxΔp≥是自然界的普遍規(guī)律,對微觀世界的影響顯著,對宏觀世界的影響可忽略不計。也就是說,宏觀世界中的物體質(zhì)量較大,位置和速度的不確定性范圍較小,可同時較精確地測出物體的位置和動量。(2)在微觀世界中,粒子質(zhì)量較小,不能同時精確地測出粒子的位置和動量,也就不能準(zhǔn)確地把握粒子的運動狀態(tài)了?！疽?guī)律方法】不確定性關(guān)系的兩點提醒【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(多選)關(guān)于不確定性關(guān)系ΔxΔp≥有以下幾種理解,其中正確的是 (

)A.微觀粒子的動量不可確定B.微觀粒子的位置坐標(biāo)不可確定C.微觀粒子的動量和位置不可能同時確定D.不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子,也適用于其他宏觀粒子【素養(yǎng)訓(xùn)練】【解析】選C、D。本題主要考查對不確定性關(guān)系ΔxΔp≥的理解,不確定性關(guān)系表示確定位置、動量的精度相互制約,此長彼消,當(dāng)粒子的位置不確定性小時,粒子動量的不確定性大;反之亦然。故不能同時確定粒子的位置和動量。不確定性關(guān)系是自然界中的普遍規(guī)律,對微觀世界的影響顯著,對宏觀世界的影響可忽略,故C、D正確。【解析】選C、D。本題主要考查對不確定性關(guān)系ΔxΔp≥2.已知=5.3×10-35J·s。試求下列情況中速度測定的不確定量。(1)一個球的質(zhì)量m=1.0kg,測定其位置的不確定量為10-6m。(2)電子的質(zhì)量me=9.1×10-31kg,測定其位置的不確定量為10-10m(即原子的數(shù)量級)。2.已知=5.3×10-35J·s。試求下列情況中速度【解析】(1)m=1.0kg,Δx=10-6m,由ΔxΔp≥,Δp=mΔv知Δv1≥

m/s=5.3×10-29m/s。(2)me=9.1×10-31kg,Δx=10-10mΔv2≥

m/s≈5.8×105m/s。答案:(1)5.3×10-29m/s

(2)5.8×105m/s【解析】(1)m=1.0kg,Δx=10-6m,【補償訓(xùn)練】原子核的半徑為10-15m,估計核內(nèi)質(zhì)子的動量不確定范圍。如果電子被限制在核內(nèi),其動量不確定范圍又是多少?【補償訓(xùn)練】【解析】由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥得:質(zhì)子動量的不確定范圍Δp≥=5.28×10-20kg·m/s。如果電子被限制在核內(nèi),電子運動的范圍也是10-15m,所以其動量不確定范圍也是5.28×10-20kg·m/s。答案:質(zhì)子和電子動量不確定范圍都是Δp≥5.28×10-20kg·m/s?！窘馕觥坑刹淮_定性關(guān)系ΔxΔp≥得:質(zhì)子動量的不確定范【拓展例題】考查內(nèi)容:關(guān)于德布羅意波波長的計算【典例】一顆質(zhì)量為5.0kg的炮彈,(1)以200m/s的速度運動時,它的德布羅意波波長為多大?(2)假設(shè)它以光速運動,它的德布羅意波波長為多大?(3)若要使它的德布羅意波波長與波長是400nm的紫光波長相等,則它必須以多大的速度運動?【拓展例題】考查內(nèi)容:關(guān)于德布羅意波波長的計算【解析】(1)炮彈的德布羅意波波長為λ1=m=6.63×10-37m。(2)它以光速運動時的德布羅意波波長為λ2=m=4.42×10-43m。(3)由λ=得:v=m/s≈3.32×10-28m/s。答案:(1)6.63×10-37m

(2)4.42×10-43m(3)3.32×10-28m/s【解析】(1)炮彈的德布羅意波波長為λ1=【課堂回眸】【課堂回眸】1.下列說法正確的是 (

)A.物質(zhì)波屬于機械波B.只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性C.德布羅意認(rèn)為,任何一個運動著的物體小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽都有一種波和它對應(yīng),這種波叫物質(zhì)波D.宏觀物體運動時,看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象,所以宏觀物體運動時不具有波動性課堂檢測·素養(yǎng)達標(biāo)1.下列說法正確的是 ()課堂檢測·素養(yǎng)達標(biāo)【解析】選C。物質(zhì)波是一切運動著的物體所具有的波,與機械波性質(zhì)不同,宏觀物體也具有波動性,只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯,看不出來,故C正確?！窘馕觥窟xC。物質(zhì)波是一切運動著的物體所具有的波,與機械波性2.在做雙縫干涉實驗時,發(fā)現(xiàn)100個光子中有96個通過雙縫后打到了觀察屏上的b處,則b處可能是 (

)A.亮紋B.暗紋C.既有可能是亮紋也有可能是暗紋D.以上各種情況均有可能2.在做雙縫干涉實驗時,發(fā)現(xiàn)100個光子中有96個通過雙縫后【解析】選A。按波的概率分布的特點去判斷,由于大部分光子都落在b點,故b處一定是亮紋,選項A正確。