2022-2023學(xué)年粵教版選擇性必修第三冊(cè) 4.4德布羅意波、4.5不確定性關(guān)系 課件（13張）

第四章波粒二象性第四節(jié)德布羅意波粵教版選擇性必修第三冊(cè)第五節(jié)不確定性關(guān)系

1、波的衍射：水波在遇到小障礙物或者小孔時(shí)，能繞過障礙物或穿過小孔繼續(xù)向前傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射。

2、光的衍射：用平行光照射狹縫，當(dāng)縫很窄時(shí)，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。一、電子衍射

情境：1925年，美國工程師戴維森在一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子的衍射現(xiàn)象，1927年，他宣布獲得了電子束在晶體上的衍射圖樣。幾乎同時(shí)，英國物理學(xué)家G.P.湯姆孫也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了電子在晶體上的衍射現(xiàn)象。

實(shí)物粒子具有波動(dòng)性

【思考問題】電子的衍射現(xiàn)象說明電子具有什么性質(zhì)？

實(shí)驗(yàn)證明，實(shí)物粒子具有與光一樣的波粒二象性。波粒二象性是包括光子在內(nèi)的一切微觀粒子的共同特征。二、德布羅意波假說

1924年，法國物理學(xué)家提出假設(shè)：實(shí)物粒子和光一樣具有波粒二象性。

德布羅意波：與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波，也叫物質(zhì)波。

實(shí)物粒子的波長(zhǎng)與其動(dòng)量之間的關(guān)系：

探究活動(dòng)：電子的質(zhì)量為

，速度大小為

。請(qǐng)計(jì)算電子對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)。【討論與交流】宏觀物體能顯示出波動(dòng)性嗎？質(zhì)量為10g的子彈，速度為500m/s，它對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)是多少？有可能讓這樣一束子彈打在靶上而出現(xiàn)干涉或衍射現(xiàn)象嗎？子彈的德布羅意波長(zhǎng)：子彈的德布羅意波長(zhǎng)太小，無法找到與之波長(zhǎng)相當(dāng)尺寸的障礙物，無法出現(xiàn)干涉或衍射現(xiàn)象。

提出問題：在微觀領(lǐng)域，我們能否精確描述微觀粒子的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？

情境：在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，光的到達(dá)位置超出了夾縫投影的范圍，夾縫越窄，投射的范圍越寬。三、不確定性關(guān)系

（1）入射粒子有確定的動(dòng)量，但它們?cè)趽醢遄髠?cè)的位置卻不確定。調(diào)窄夾縫寬度，使入射粒子位置的不確定量減小。

（2）粒子沿水平方向通過夾縫后到達(dá)了縫的投影位置之外，說明這些粒子具有了與其原運(yùn)動(dòng)方向垂直的動(dòng)量。中央亮條紋的寬度可以衡量垂直方向上動(dòng)量不確定性的大小。三、不確定性關(guān)系

（3）調(diào)窄夾縫，中央亮條紋的寬度就越大，粒子的動(dòng)量不確定性就增大。

（4）微觀粒子的位置的確定性與其動(dòng)量的確定性無法同時(shí)確定。

微觀粒子的位置不確定量與其動(dòng)量的不確定量遵守不等式：【討論與交流】宏觀物體的位置與動(dòng)量之間也存在不確定關(guān)系嗎？如果將不確定關(guān)系式

應(yīng)用與宏觀物體上，是否還有意義？為什么？量子力學(xué)的建立

1924年到1928年，海森伯、薛定諤、狄拉克等人完成了量子力學(xué)的建立。

量子力學(xué)為現(xiàn)代物理學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域?qū)W科奠基練習(xí)：設(shè)一電子和以質(zhì)量為10g的子彈的速率均為500m/s，其動(dòng)量的不確定范圍為0.01%，若位置和速率在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測(cè)量，試問