第四章5.粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立1.知道光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性。(物理觀念)2.了解物質(zhì)波,知道說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。(物理觀念)5.了解量子力學(xué)的建立及在微觀世界中的應(yīng)用。(物理觀念) 基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)重難探究·能力素養(yǎng)全提升學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)目錄索引 基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)一、粒子的波動(dòng)性和物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1.粒子的波動(dòng)性(1)德布羅意波法國(guó)物理學(xué)家德布羅意提出假設(shè):實(shí)物粒子也具有　 　　　　　　,即每一個(gè)　　　　的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系,這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波被稱為德布羅意波,也叫　　　　　　。?(2)物質(zhì)波的波長(zhǎng)、頻率關(guān)系式ν=　　　　,λ=　　　　。?波動(dòng)性運(yùn)動(dòng)物質(zhì)波2.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)實(shí)驗(yàn)探究思路光的　　　　和衍射現(xiàn)象是光具有波動(dòng)性的有力證據(jù),如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,那么,它們就應(yīng)該像光波那樣也能發(fā)生干涉和衍射。?(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維森和湯姆孫分別用單晶和多晶晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn),得到了　　　的衍射圖樣,證實(shí)了　　　　的波動(dòng)性。?干涉電子電子(3)說明①后來陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子的　　　　　。對(duì)于這些②宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子大得多,運(yùn)動(dòng)時(shí)的　　　　很大,對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)　　　　,根本無法觀察到它的波動(dòng)性。?波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易衍射 所有物體都具有波動(dòng)性和粒子性 波動(dòng)性動(dòng)量很短二、量子力學(xué)的建立與應(yīng)用1.量子力學(xué)的建立(1)普朗克　　　　　　　理論、愛因斯坦　　　　　　　理論、康普頓　　　　理論、玻爾　　　　　　理論以及德布羅意　　　　　　假說等一系列理論在解釋實(shí)驗(yàn)方面都取得了成功。?都是針對(duì)一個(gè)特定的具體問題,不是統(tǒng)一的普遍性理論 (2)在以玻恩、海森堡、薛定諤以及英國(guó)的狄拉克和奧地利的泡利為代表的眾多物理學(xué)家的共同努力下,描述微觀世界行為的理論被逐步完善并最終完整地建立起來,它被稱為　 。?統(tǒng)一描述微觀世界物理規(guī)律的普遍性規(guī)律 黑體輻射　光電效應(yīng)散射氫原子物質(zhì)波量子力學(xué)2.量子力學(xué)的應(yīng)用(1)量子力學(xué)推動(dòng)了核物理和　　　　物理的發(fā)展。?(2)量子力學(xué)推動(dòng)了原子、分子物理和　　　　的發(fā)展。?(3)量子力學(xué)推動(dòng)了　　　　物理的發(fā)展。?粒子光學(xué)固體情境鏈接電子顯微鏡基于光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),利用了電子在一定加速電壓下的波長(zhǎng)比可見光波長(zhǎng)更短,且可以利用電磁場(chǎng)進(jìn)行控制的特點(diǎn),分辨率可以到納米量級(jí),可以進(jìn)行原子級(jí)別的微觀世界的探索。電子顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)是什么呢?提示 電子顯微鏡用電子束作為觀察的“光”,因?yàn)殡娮邮菍?shí)物粒子,其物質(zhì)波波長(zhǎng)比可見光波長(zhǎng)短得多,在微小結(jié)構(gòu)下可見光會(huì)發(fā)生衍射而一片模糊,電子束不會(huì),所以用電子顯微鏡能夠觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),突出體現(xiàn)了電子的波動(dòng)性。教材拓展閱讀教材P92粒子的波動(dòng)性,想一想一個(gè)質(zhì)量為0.01 kg的子彈,速度是300 m/s,為什么我們看不到它的波動(dòng)性呢?提示 根據(jù)λ= 得子彈的波長(zhǎng)為2.21×10-34 m,波長(zhǎng)太小了,測(cè)不出衍射,所以宏觀物體幾乎看不到波動(dòng)性只表現(xiàn)粒子性。易錯(cuò)辨析(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性。(　　)(2)一切宏觀物體都伴隨一種波,即物質(zhì)波。(　　)(3)電子的衍射現(xiàn)象證實(shí)了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性。(　　)(4)量子力學(xué)是在普朗克、玻爾等人所建立的一個(gè)個(gè)的具體理論的基礎(chǔ)上創(chuàng)立的。(　　)(5)量子力學(xué)成為統(tǒng)一描述微觀世界物理規(guī)律的普遍性理論。(　　)√ × 提示運(yùn)動(dòng)的物體才具有波動(dòng)性。 √ √ √ 重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一　粒子的波動(dòng)性如圖是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣,結(jié)合圖樣及課本內(nèi)容回答以下問題。 (1) 德布羅意提出“實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性”假設(shè)的理論基礎(chǔ)是什么?(2) 電子束穿過鋁箔的衍射圖樣說明了什么?要點(diǎn)提示 (1)光的波粒二象性、玻爾氫原子理論及相對(duì)論。(2)電子束能發(fā)生衍射,說明電子束具有波動(dòng)性。1.對(duì)物質(zhì)波的理解(1)任何運(yùn)動(dòng)的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽(yáng),都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波相聯(lián)系,我們之所以觀察不到宏觀物體的波動(dòng)性,是因?yàn)楹暧^物體對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)太小。(2)粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受統(tǒng)計(jì)規(guī)律支配,不能以宏觀觀點(diǎn)中的波來理解。(3)德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣,包括了所有的物質(zhì)粒子,即光子與實(shí)物粒子都具有粒子性,又都具有波動(dòng)性,與光子對(duì)應(yīng)的波是電磁波,與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是物質(zhì)波。2.粒子波動(dòng)性的理解(1)一切運(yùn)動(dòng)著的物體都具有波動(dòng)性,宏觀物體觀察不到其波動(dòng)性,但并不否定其具有波動(dòng)性。(2)電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子,具有能量和動(dòng)量,當(dāng)和其他物質(zhì)相互作用時(shí),粒子性起主導(dǎo)作用。(3)在宏觀世界中,波與粒子是對(duì)立的概念;在微觀世界中,波與粒子可以統(tǒng)一?！纠?】 如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10 g的子彈都以103 m/s的速度運(yùn)動(dòng),則它們的德布羅意波的波長(zhǎng)分別是多大?(中子的質(zhì)量為1.67×10-27 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)答案 3.97×10-10 m　6.63×10-35 m 解析 中子的動(dòng)量為p1=m1v ,子彈的動(dòng)量為p2=m2v 1.科學(xué)家用電子顯微鏡,即加速電場(chǎng)中的電子,使其表現(xiàn)為波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于可見光的波,捕捉到了某病毒的圖像。已知電子的質(zhì)量為9×10-31 kg,電子電荷量的值為1.6×10-19 C,普朗克常量為6.6×10-34 J·s,不考慮相對(duì)論效應(yīng),則下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A.電子顯微鏡的分辨率非常高,是由于電子的德布羅意波長(zhǎng)非常短B.電子顯微鏡與加速電壓有關(guān),加速電壓越高,則分辨率越低C.若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子,也能拍攝到該病毒的圖像D.德布羅意波長(zhǎng)為0.2 nm的電子,可由靜止電子通過約37.8 V的電壓加速得到B解析 影響電子顯微鏡分辨率的直接因素是光源的波長(zhǎng),波長(zhǎng)越短,加速電壓越高,分辨率越高,故A正確,B錯(cuò)誤;相同動(dòng)能的質(zhì)子和電子,根據(jù)探究點(diǎn)二　量子力學(xué)的建立和應(yīng)用如圖甲所示,質(zhì)子束被加速到接近光速;如圖乙所示,中子星是質(zhì)量、密度非常大的星體。請(qǐng)思考:(1)經(jīng)典力學(xué)是否適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?如何研究質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?要點(diǎn)提示 經(jīng)典力學(xué)不適用于質(zhì)子束等微觀粒子的研究,量子理論較好地適用于微觀世界。(2)經(jīng)典力學(xué)是否適用于中子星表面的物理規(guī)律?如何研究中子星表面的物理規(guī)律?要點(diǎn)提示 經(jīng)典力學(xué)對(duì)中子星表面的物理規(guī)律并不適用,相對(duì)論對(duì)中子星表面的物理規(guī)律適用。1.“量子”的理解科學(xué)家在研究物理現(xiàn)象的過程中,發(fā)現(xiàn)基本粒子的能量不是連續(xù)的,而是類似于樓梯一個(gè)臺(tái)階一個(gè)臺(tái)階的,也就是說能量只能一份一份地變化。實(shí)際上任何能量變化都是量子化的,只不過在宏觀現(xiàn)象中表現(xiàn)不明顯,在微觀現(xiàn)象中就很容易觀察到。量子就是一個(gè)不可分割的基本個(gè)體。2.量子力學(xué)建立的背景19、20世紀(jì)之交,人們?cè)诤隗w輻射、光電效應(yīng)、氫原子光譜等許多類問題中,都發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的現(xiàn)象。這就表明,微觀世界的物理規(guī)律和宏觀世界的物理規(guī)律可能存在巨大的差別,人們需要建立描述微觀世界的物理理論。3.量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的比較 4.量子力學(xué)的應(yīng)用量子力學(xué)在高速、微觀的現(xiàn)象范圍內(nèi)具有普遍適用的意義。它是現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)之一,在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的表面物理、半導(dǎo)體物理、凝聚態(tài)物理、粒子物理、低溫超導(dǎo)物理、量子化學(xué)以及分子生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展中,都有重要的理論意義。量子力學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展標(biāo)志著人類認(rèn)識(shí)自然實(shí)現(xiàn)了從宏觀世界向微觀世界的重大飛躍。【例2】 下列描述與“量子計(jì)算機(jī)”的原理相符的是(　　)A.人們認(rèn)識(shí)了原子的結(jié)構(gòu),以及原子、分子和電磁場(chǎng)相互作用的方式B.根據(jù)量子力學(xué),人們發(fā)展了各式各樣的對(duì)原子和電磁場(chǎng)進(jìn)行精確操控和測(cè)量的技術(shù)C.利用固體的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)電路進(jìn)行操控,速度和可靠性都遠(yuǎn)勝過去的電子管,而體積則小得多D.人們認(rèn)識(shí)了原子、原子核、基本粒子等各個(gè)微觀層次的物質(zhì)結(jié)構(gòu)C解析 科學(xué)家們利用半導(dǎo)體的獨(dú)特性質(zhì)發(fā)明了晶體管等各類固態(tài)電子器件,并結(jié)合激光光刻技術(shù)制造了大規(guī)模集成電路,俗稱“芯片”。這些器件利用固體的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)電路進(jìn)行操控,速度和可靠性都遠(yuǎn)勝過去的電子管,而體積則小得多?？克鼈?人們才可以制造體積小且功能強(qiáng)大的電子計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)等信息處理設(shè)備,C項(xiàng)正確。2.在通往量子論的道路上,一大批物理學(xué)家做出了卓越的貢獻(xiàn),下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　　)A.普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué),破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念B.玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念C.赫茲大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子,預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性D.戴維森和G.P.湯姆孫分別通過實(shí)驗(yàn)得到了電子的衍射圖樣,證實(shí)了電子的波動(dòng)性C解析 普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué),破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念,A正確,不符合題意;玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,B正確,不符合題意;德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子,預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,C錯(cuò)誤,符合題意;戴維森和G.P.湯姆孫分別通過實(shí)驗(yàn)得到了電子的衍射圖樣,證實(shí)了電子的波動(dòng)性,D正確,不符合題意。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)12341.(量子力學(xué)的建立和應(yīng)用)(多選)20世紀(jì)以來,人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實(shí),而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋。經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運(yùn)動(dòng)問題,不能用來處理高速運(yùn)動(dòng)問題,只適用于宏觀物體,一般不適用于微觀粒子。這說明(　 　)A.隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展,經(jīng)典力學(xué)已成了過時(shí)的理論B.人們對(duì)客觀事物的具體認(rèn)識(shí)在廣度上是有局限性的C.不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律D.人們應(yīng)當(dāng)不斷擴(kuò)展認(rèn)識(shí),在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律BCD1234解析 人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)要受到所處的時(shí)代的客觀條件和科學(xué)水平的制約,所以形成的看法也都具有一定的局限性,人們只有不斷擴(kuò)展自己的認(rèn)識(shí),才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律。新的科學(xué)的誕生并不意味著對(duì)原來科學(xué)的全盤否定,只能認(rèn)為過去的科學(xué)是新的科學(xué)在一定條件下的特殊情形。A錯(cuò)誤,B、C、D正確。12342.(物質(zhì)的波粒二象性)(2023陜西西安高二月考)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性,下列說法不正確的是(　　)A.不僅光子具有波粒二象性,一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B.運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣,當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí),都沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C.波動(dòng)性和粒子性,在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的,但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D.實(shí)物粒子的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道,所以實(shí)物不具有波粒二象性D1234解析 德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出了物質(zhì)波的概念,認(rèn)為一切運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子,都具有波粒二象性,A正確,不符合題意,D錯(cuò)誤,符合題意;運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣,當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí),都沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道,B正確,不符合題意;波動(dòng)性和粒子性,在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的,但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的,C正確,不符合題意。12343.(物質(zhì)波波長(zhǎng)的理解)根據(jù)德布羅意波的概念,下列說法正確的是(　　)A.質(zhì)量大的物體,其德布羅意波長(zhǎng)短B.速度大的物體,其德布羅意波長(zhǎng)短C.動(dòng)量大的物體,其德布羅意波長(zhǎng)短D.動(dòng)能小的物體,其德布羅意波長(zhǎng)短C解析 根據(jù)λ= 可知,動(dòng)量大的物體波長(zhǎng)短,選項(xiàng)C是正確的。質(zhì)量大、速度大或動(dòng)能小,都不能確定其動(dòng)量大小,所以其他三個(gè)選項(xiàng)錯(cuò)誤。故正確答案為C。12344.(物質(zhì)波的波長(zhǎng))德布羅意提出實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波,其波長(zhǎng)與粒子的動(dòng)量存在某種關(guān)系。從靜止開始經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后的氘核和α粒子的德布羅意波波長(zhǎng)之比為(　　)A.1∶1 B.1∶2 C. ∶1 D.2∶1D

英語(yǔ)朗讀寶
相關(guān)資料 更多
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊(cè)電子課本

5 粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修 第三冊(cè)

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部