物理粵教版選修3-5學(xué)案第2章第五節(jié)德布羅意波含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第五節(jié)德布羅意波重點(diǎn)難學(xué)習(xí)目標(biāo)點(diǎn)重點(diǎn):對1．知道實(shí)物粒子擁有德布羅顛簸性．意波的2．知道光波和物質(zhì)波理解．都是概率波．難點(diǎn)：準(zhǔn)3．理解德布羅意波,會(huì)確理解講解相關(guān)現(xiàn)象．對應(yīng)的4．知道電子云，認(rèn)識公式，并“不確定性關(guān)系"的具熟練應(yīng)體含義．用．1．德布羅意波假說任何一個(gè)實(shí)物粒子都和一種波相對應(yīng)，這種波被稱為__________，也稱物質(zhì)波．預(yù)習(xí)交流1射擊運(yùn)動(dòng)員射擊時(shí)會(huì)由于子彈的顛簸性而“失準(zhǔn)”嗎?為什么？依照現(xiàn)實(shí)情況下子彈質(zhì)量、速度大小所對應(yīng)的德布羅意波波長來做定性說明．2．電子衍射________的發(fā)現(xiàn)證了然德布羅意波假說，實(shí)驗(yàn)表示，其他______微觀粒子也都擁有顛簸性．3．電子云當(dāng)原子處于牢固狀態(tài)時(shí)，電子會(huì)形成一個(gè)牢固的概率分布，這種概率分布稱為________．學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精4．不確定關(guān)系的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對光子地址的測量越精確,其______的不確定性就越大，反之亦然．微觀粒子的不確定性關(guān)系的表達(dá)式為____________．預(yù)習(xí)交流2“在微觀物理學(xué)中，由于我們不能能同時(shí)正確地知道某個(gè)粒子的地址和動(dòng)量，粒子出現(xiàn)的地址是無規(guī)律可循的．"你認(rèn)為呢?在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注？請?jiān)谝韵卤砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)答案：1．德布羅意波預(yù)習(xí)交流1：答案：不會(huì)．由于宏觀的子彈質(zhì)量和速度較大，動(dòng)量較大，德布羅意波波長特別?。?．電子衍射所有3．電子云4．動(dòng)量xp≥錯(cuò)誤!預(yù)習(xí)交流2:答案：誠然我們不能能同時(shí)正確地知道某個(gè)粒子的地址和動(dòng)量，但粒子的運(yùn)動(dòng)卻有規(guī)律可循，那就是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，比方,衍射的亮斑地址就是粒子出現(xiàn)概率大的地址．一、理解德布羅意波1．德布羅意認(rèn)為任何運(yùn)動(dòng)著的物體均有顛簸性，可是我們觀察學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精運(yùn)動(dòng)著的汽車，并未感覺到它的顛簸性,你怎樣理解該問題，談?wù)勛约旱恼J(rèn)識．2．德布羅意波波長與動(dòng)量的關(guān)系是怎樣的？3．描述波的物理量及顛簸特有的現(xiàn)象是什么？粒子擁有哪些特征?4．宏觀物體也擁有波粒二象性嗎？(2011·安慶高二檢測）在一束電子中，電子的動(dòng)能為200eV，忽略相對論效應(yīng),求此電子的德布羅意波波長λ．德布羅意關(guān)于波粒二象性的思辨過程德布羅意從前，人們對自然界的認(rèn)識,只限制于兩種基本的物質(zhì)種類：實(shí)物和場．可是，好多實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間出現(xiàn)了難以講解的矛盾．物理學(xué)家們相信，這些表面上的矛盾，必定有其深刻的根源．1923年，德布羅意最早想到了這個(gè)問題，并且英勇地設(shè)想，人們關(guān)于光子建h立起來的兩個(gè)關(guān)系式ε＝hν，p＝mv＝會(huì)不會(huì)也適用于實(shí)物粒子．如λ果成立的話，實(shí)物粒子也同樣擁有顛簸性．二、理解不確定性關(guān)系1．有人說：在微觀物理學(xué)中，由于我們不能能同時(shí)正確地知道某個(gè)粒子的地址和動(dòng)量,粒子出現(xiàn)的地址是無規(guī)律可循的．這種說法對嗎？為什么？談一談你的見解．2．既然單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)情況不能預(yù)知，為什么還要研究粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？3．談?wù)勀銓Φ刂泛蛣?dòng)量的不確定性關(guān)系xp≥錯(cuò)誤!的理解．一顆質(zhì)量為10g的子彈，擁有200m/s的速率,若其動(dòng)量的不確定范圍為其動(dòng)量的0.01％（這在宏觀范圍是十分精確的了），則該子彈地址的不確定范圍為多大？學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精不確定性關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測嚴(yán)禁，也不是說微觀粒子的動(dòng)量測嚴(yán)禁,更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量都測嚴(yán)禁，而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能夠同時(shí)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．1．關(guān)于物質(zhì)波的認(rèn)識，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（）．A．只若是運(yùn)動(dòng)著的物體，不論是宏觀物體還是微觀粒子，都有相應(yīng)的顛簸性，這就是物質(zhì)波B．只有運(yùn)動(dòng)著的微觀粒子才有與之對應(yīng)的物質(zhì)波，關(guān)于宏觀物體,不論其可否運(yùn)動(dòng)，都沒有相對應(yīng)的物質(zhì)波C．由于宏觀物體的德布羅意波波長太小,因此無法觀察到它們的顛簸性．電子束照射到金屬晶體上獲取了電子束的衍射圖樣，從而證了然德布羅意的假設(shè)是正確的2．在歷史上,最早證了然德布羅意波存在的實(shí)驗(yàn)是（)．A．弱光衍射實(shí)驗(yàn)B．電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)C．弱光干預(yù)實(shí)驗(yàn)D．以上選項(xiàng)都不正確3．關(guān)于電子云，以下說法正確的選項(xiàng)是（A．電子云是真實(shí)存在的實(shí)體

）．B．電子云周圍的小黑點(diǎn)就是電子的真實(shí)地址C．電子云上的小黑點(diǎn)表示的是電子的概率分布．電子云說明電子在繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)有固定軌道4．試估計(jì)質(zhì)量為1000kg的汽車，以10m/s運(yùn)動(dòng)時(shí)的德布羅意波波長．5．電子經(jīng)電勢差為U＝200V的電場加速,在v≤c的情況下，求此電子的德布羅意波波長．學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精提示：用最精華的語言把你當(dāng)堂掌握的核心知識的精華部分和基本技術(shù)的要領(lǐng)部分寫下來并進(jìn)行識記．知識精華技術(shù)要領(lǐng)答案:活動(dòng)與研究1：1．答案：所有微觀粒子都存在顛簸性,宏觀物體（汽車）也存在顛簸性，可是由于宏觀物體質(zhì)量大，動(dòng)量大，波長短，難以觀察，而微觀實(shí)物粒子如電子、質(zhì)子、中子以及原子、分子的顛簸性為宏觀物體擁有顛簸性確定了事實(shí)基礎(chǔ)．2．答案：若是用動(dòng)量p來表征實(shí)物粒子的粒子性,用波長λ來表征實(shí)物粒子的顛簸性．那么，對光適用的關(guān)系式也適用于實(shí)物粒子,即：λ＝錯(cuò)誤!，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波此后稱為德布羅意波，也叫做物質(zhì)波．其中λ是德布羅意波波長，h是普朗克常量，p是相應(yīng)的實(shí)物粒子的動(dòng)量．3．答案:描述波的物理量有：波長、頻率和波速．顛簸特有的現(xiàn)象是：干預(yù)、衍射等．描述粒子的物理量有質(zhì)量、能量、動(dòng)量等，還擁有與其他物質(zhì)碰撞、入射、貫穿結(jié)合等作用特色．4．答案：電子、質(zhì)子等微觀粒子擁有波粒二象性已經(jīng)是無可爭議的事實(shí)，由于，人們已經(jīng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)觀察到了它們的干預(yù)和衍射等現(xiàn)象．宏觀物體由于運(yùn)動(dòng)動(dòng)量較大，依照德布羅意波波長與動(dòng)量的關(guān)系λ＝錯(cuò)誤!,波長特別特別小，盡管不簡單觀察到它們的干預(yù)、衍射等波的現(xiàn)象，但它們依舊擁有顛簸性，有它們的波長，因此宏觀物體學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精也擁有波粒二象性．遷移與應(yīng)用1：答案：見解析剖析：忽略相對論效應(yīng),電子的動(dòng)能為:Ek＝錯(cuò)誤!mv2①電子的動(dòng)量為：p＝mv②電子的德布羅意波波長為:λ＝錯(cuò)誤!③－11代入數(shù)據(jù)得：λ＝8.7×10m．活動(dòng)與研究2：1．答案：不對．由xp≥錯(cuò)誤!可知，誠然我們不能夠正確地知道單個(gè)粒子的實(shí)質(zhì)運(yùn)動(dòng)情況，但粒子出現(xiàn)的地址其實(shí)不是無規(guī)律可循的．我們能夠依照大量粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律知道粒子在某點(diǎn)出現(xiàn)的概率．2．答案：由不確定性關(guān)系可知，我們不能夠正確預(yù)知單個(gè)粒子的實(shí)質(zhì)運(yùn)動(dòng)情況，可是大量粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律是能夠正確預(yù)知的，能夠從宏觀上對一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)和控制．3．答案：由xp≥錯(cuò)誤!能夠知道，在微觀領(lǐng)域，要正確地測定粒子的地址，動(dòng)量的不確定性就變大；反之，要正確確定粒子的動(dòng)量，那么地址的不確定性就變大．如將狹縫變成寬縫，粒子的動(dòng)量能被精確測定(能夠?yàn)榇藭r(shí)不發(fā)生衍射）,但粒子經(jīng)過縫的地址的不確定性卻增大了;反之取狹縫x→0，粒子的地址測定精確了,但衍射范圍會(huì)隨x的減小而增大，這時(shí)動(dòng)量的測定就更加不正確了．遷移與應(yīng)用2:答案:見解析剖析:子彈的動(dòng)量為p＝mv＝0。01×200kg·m/s＝2.0kg·m/s動(dòng)量的不確定范圍為：p＝0。01%×p－4·m/s＝1.0×10×2.0kg42.0×10kg·m/s由不確定關(guān)系式xp≥錯(cuò)誤!，得子彈地址的不確定范圍x≥錯(cuò)誤!學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精＝錯(cuò)誤!m312.6×10m．當(dāng)堂檢測1．B剖析:所有運(yùn)動(dòng)的物體都擁有顛簸性，可是宏觀物體的德布羅意波波長很短，無法觀察到它們的顛簸性．2．B剖析：最早證明德布羅意波假說的是電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)．故B正確．3．C剖析：由電子云的定義我們知道，電子云不是一種牢固的概率分布，在歷史上，人們常用小圓點(diǎn)表示這種概率，小圓點(diǎn)的密疏代表電子在這一地址出現(xiàn)的概率大