2.4实物是粒子还是波[学习目标]1.知道实物粒子具有波动性,知道什么是物质波.2.了解物质波也是一种概率波.3.初步了解不确定关系.一、德布罗意波[导学探究]德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性,可是我们观察运动着的汽车,并未感觉到它的波动性,你如何理解该问题?答案波粒二象性是微观粒子的特殊规律,一切微观粒子都存在波动性,宏观物体(汽车)也存在波动性,只是因为宏观物体质量大,动量大,波长短,难以观测.[知识梳理]对物质波的认识1.粒子的波动性(1)任何一个运动着的物体,都有一种波与之相伴随,这种波称为物质波,也叫德布罗意波.(2)物质波波长、频率的计算公式为λ=,ν=.(3)我们之所以看不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体的动量太大,德布罗意波长太小的缘故.2.物质波的实验验证(1)实验探究思路:干涉、衍射是波特有的现象,如果实物粒子具有波动性,则在一定条件下,也应该发生干涉或衍射现象.(2)实验验证:1927年戴维孙和汤姆生分别利用晶体做了电子束衍射的实验,得到了电子的衍射图样,证实了电子的波动性.(3)说明①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性,对于这些粒子,德布罗意给出的ν=和λ=关系同样正确.②物质波也是一种概率波.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)一切宏观物体都伴随一种波,即物质波.(×)(2)湖面上的水波就是物质波.(×)(3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.(√)二、不确定关系[知识梳理]1.定义:在经典物理学中,可以同时用质点的位置和动量精确描述它的运动,在微观物理学中,要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的,这种关系叫不确定关系.2.表达式:ΔxΔpx≥.其中以Δx表示粒子位置的不确定量,以Δpx表示粒子在x方向上的动量的不确定量,h是普朗克常量.3.微观粒子运动的基本特征:不再遵守牛顿运动定律,不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,不可能用“轨迹”来描述粒子的运动,微观粒子的运动状态只能通过概率做统计性的描述.一、对德布罗意波的理解1.德布罗意假说是光的波粒二象性的推广,即光子和实物粒子都既具有粒子性,又具有波动性,即具有波粒二象性.与光子对应的波是电磁波,与实物粒子对应的波是物质波.2.德布罗意波是一种概率波,粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配,不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波.例1质量为10g、速度为300m/s在空中飞行的子弹,其德布罗意波长是多少?为什么我们无法观察到其波动性?答案2.21×10-34m由于子弹的德布罗意波长极短,无法观察到其波动性解析由德布罗意波长公式可得λ==m=2.21×10-34m.因子弹的德布罗意波长极短,故无法观察到其波动性.针对训练(多选)下列说法中正确的是()A.物质波也叫德布罗意波B.物质波也是概率波C.光波是一种概率波D.光波也是物质波答案ABC解析物质波,又称德布罗意波,是概率波,指空间中某点某时刻可能出现的几率,其中概率的大小受波动规律的支配,故A、B正确.光波具有波粒二象性,波动性表明光波是一种概率波,故C正确.由于光子的特殊性,其静止质量为零,所以光不是物质波,故D错误.德布罗意波长的计算(1)首先计算物体的速度,再计算其动量.如果知道物体动能也可以直接用p=计算其动量.(2)再根据λ=计算德布罗意波长.(3)需要注意的是:德布罗意波长一般都很短,比一般的光波波长还要短,可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理.二、对不确定关系的理解1.单缝衍射现象中,粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的,即通过挡板前粒子的位置具有不确定性.2.单缝衍射现象中,粒子通过狭缝后,在垂直原来运动方向的动量是不确定的,即通过挡板后粒子的动量具有不确定性.3.微观粒子运动的位置不确定量Δx和动量的不确定量Δpx的关系式ΔxΔpx≥,其中h是普朗克常量,这个关系式叫不确定关系.4.不确定关系告诉我们,如果要更准确地确定粒子的位置(即Δx更小),那么动量的测量一定会更不准确(即Δpx更大),也就是说,不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动.例2(多选)根据不确定关系ΔxΔpx≥,判断下列说法正确的是()A.采取...