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1、高中物理新人教版選修- 5系列課件http:/ 1、知識與技能：、知識與技能： 了解光的波粒二象性；了解粒子的波動性2、過程與方法：、過程與方法： 培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力。3、情感態(tài)度與價值觀：、情感態(tài)度與價值觀： 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，正確地獲取知識的方法?！局攸c難點重點難點】 1、重點：、重點：粒子波動性的理解 2、難點：、難點：對德布羅意波的實驗驗證 德布羅意波德布羅意波 波粒二象性波粒二象性1、德布羅意波（物質(zhì)波）、德布羅意波（物質(zhì)波） De . Broglie 1923年發(fā)表了題為年發(fā)表了題為“波和粒子波和粒子”的的論文，提出了物質(zhì)波的概念。論文，提出了物質(zhì)波的概念。 他認(rèn)為，他

2、認(rèn)為，“整個世紀(jì)以來（指整個世紀(jì)以來（指19世紀(jì)）在光學(xué)中比世紀(jì)）在光學(xué)中比起波動的研究方法來，如果說是過于忽視了粒子的研究起波動的研究方法來，如果說是過于忽視了粒子的研究方法的話，那末在實物的理論中，是否發(fā)生了相反的錯方法的話，那末在實物的理論中，是否發(fā)生了相反的錯誤呢？是不是我們把粒子的圖象想得太多，而過分忽略誤呢？是不是我們把粒子的圖象想得太多，而過分忽略了波的圖象呢了波的圖象呢” 一、德布羅意的物質(zhì)波一、德布羅意的物質(zhì)波德布羅意德布羅意 (due de Broglie, 1892-1960) 德布羅意原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)德布羅意原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點，用

3、理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點，用對比的方法分析問題。對比的方法分析問題。 1923年，德布羅意試圖把粒子性和年，德布羅意試圖把粒子性和波動性統(tǒng)一起來。波動性統(tǒng)一起來。1924年，在博士論文年，在博士論文關(guān)于量子理論的研究關(guān)于量子理論的研究中提出德布羅中提出德布羅意波意波,同時提出用電子在晶體上作衍射實同時提出用電子在晶體上作衍射實驗的想法。驗的想法。 愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽之為想的重大意義，譽之為“揭開一幅大幕揭開一幅大幕的一角的一角”。法國物理學(xué)家，法國物理學(xué)家，1929年諾貝爾物理學(xué)獎獲年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，波動力學(xué)的創(chuàng)得者，波動力

4、學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠始人，量子力學(xué)的奠基人之一?；酥?。 能量為能量為E、動量為、動量為p的粒子與頻率為的粒子與頻率為v、波長為、波長為 的的波相聯(lián)系，并遵從以下關(guān)系：波相聯(lián)系，并遵從以下關(guān)系：E=mc2=hv hmvp 這種和實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波這種和實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波(物物質(zhì)波或概率波質(zhì)波或概率波),其波長其波長 稱為德布羅意波長。稱為德布羅意波長。一切實物粒子都有波動性一切實物粒子都有波動性 后來，大量實驗都證實了：質(zhì)子、中子和原子、分子等實物微觀粒子都具有波動性，并都滿足德布洛意關(guān)系。一顆子彈、一個足球有沒有波動性呢？ 質(zhì)量 m = 0.01kg，速度

5、v = 300 m/s 的子彈的德布洛意波長為 計算結(jié)果表明，子彈的波長小到實驗難以測量的程度。所以，宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性。由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運動著的物體上去，得出物質(zhì)波（德布羅意波）的概念：任何一個運動著的物體都有一種波與它對應(yīng)，該波的波長= 。 ph/【例1】試估算一個中學(xué)生在跑百米時的德布羅意波的波長。 解：估計一個中學(xué)生的質(zhì)量m50kg ，百米跑時速度v7m/s ，則由計算結(jié)果看出，宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，所以很難表現(xiàn)出其波動性。mmph3634109 . 17501063. 6 例題例題2 (1)電電子動能子動能Ek=100eV；(2)子彈動量子彈動量p

6、=6.63106kg.m.s-1, 求德布羅意波長。求德布羅意波長。 解解 (1)因因電電子動能較小，速度較小，可用非相對子動能較小，速度較小，可用非相對論公式求解。論公式求解。2410452 .mEmpk61093. 5phmh =1.23(2)子彈子彈:ph h= 6.6310-34= 1.010-40m 可見，只有微觀粒子的波動性較顯著；而宏觀可見，只有微觀粒子的波動性較顯著；而宏觀粒子粒子(如子彈如子彈)的波動性根本測不出來。的波動性根本測不出來。,22122mpmEk 一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率的實物粒子以速率v 運動時，即具有以能運動時，即具有以能量量E和動量和動量P所

7、描述的粒子性，同時也具有以頻率所描述的粒子性，同時也具有以頻率n n和波長和波長 所描述的波動性所描述的波動性。hEnPh德布羅意關(guān)系德布羅意關(guān)系如速度如速度v=5.0 102m/s飛行的子飛行的子彈，質(zhì)量為彈，質(zhì)量為m=10-2Kg，對應(yīng)的對應(yīng)的德布羅意波長為：德布羅意波長為：nmmvh25103 . 1 如電子如電子m=9.1 10-31Kg，速，速度度v=5.0 107m/s, 對應(yīng)的德對應(yīng)的德布羅意波長為：布羅意波長為：nmmvh2104 . 1 太小測不到！太小測不到！X射線射線波段波段2、戴維遜革末實驗、戴維遜革末實驗 1927年，年，Davisson和和Germer 進行了電子衍

8、射實驗。進行了電子衍射實驗。 （該實驗榮獲（該實驗榮獲19371937年年Nobel Nobel 物理學(xué)獎）物理學(xué)獎）戴維遜戴維遜-革末實驗革末實驗電子衍射實驗電子衍射實驗 電子束垂直入射電子束垂直入射到鎳單晶的水平面上，到鎳單晶的水平面上，在在 散射方向散射方向上探測到一個強度極上探測到一個強度極大。大。 （可用晶體（可用晶體對對X射線的衍射方法射線的衍射方法來分析）來分析） 50L.V.L.V.德布羅意德布羅意 電子波動性的理論電子波動性的理論研究研究1929諾貝爾物理學(xué)獎諾貝爾物理學(xué)獎 C.J.戴維孫戴維孫 通過實驗發(fā)現(xiàn)晶體通過實驗發(fā)現(xiàn)晶體對電子的衍射作用對電子的衍射作用1937諾貝爾物理學(xué)獎諾貝爾物理學(xué)獎X射線經(jīng)晶體的衍射圖射線經(jīng)晶體的衍射圖電子射線經(jīng)晶體的衍射圖電子射線經(jīng)晶體的衍射圖類似的實驗： 19271927年，年，湯姆遜電子衍射實驗湯姆遜電子衍射實驗 19601960年，年，C.JonsonC.Jonson的的電子雙縫干涉實驗電子雙縫干涉實驗 后來的實驗證明原子、分子、中子等微觀粒子也后來的實驗證明原子、分子、中子等微觀粒