高中物理 第2章 波和粒子 2.4 实物是粒子还是波学案 沪科版选修3-5-沪科版高二选修3-5物理学案VIP专享VIP免费

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...