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湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 光的波粒二象性 (A班)新人教版VIP免费

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湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理优质预习全案光的波粒二象性(A班)新人教版1、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。hv/hp=cvhv//2、粒子的波动性(1)德布罗意波实物粒子也具有波动性,这种波称之为物质波,也叫德布罗意波。(2)物质波波长ph=pEmvh为德布罗意波长,h为普朗克常量,p为粒子动量。3.物质波的实验验证宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多,这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物,所以我们并不认为它有波动性.作为微观粒子的电子,其德布罗意波波长为10-10m数量级,找与之相匹配的障碍物也非易事.电子波动性的发现者———戴维森和小汤姆逊(电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实,并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖.而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖)衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否?如何改进?二、概率波1.德布罗意波的统计解释1926年,德国物理学玻恩(Born,1882--1972)提出了概率波,认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性,但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。2.经典波动与德布罗意波(物质波)的区别:经典的波动(如机械波、电磁波等)是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波(物质波)是一种概率波。简单的说,是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。三、不确定关系(uncertaintyrelatoin)经典力学:运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。微观粒子:位置、动量等具有不确定量(概率)。(1)电子衍射中的不确定度如图所示,一束电子以速度v沿oy轴射向狭缝。电子在中央主极大区域出现的几率最大。在经典力学中,粒子(质点)的运动状态用位置坐标和动量来描述,而且这两个量都可以同时准确地予以测定。然而,对于具有二象性的微观粒子来说,是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢?下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行讨论。设有一束电子沿oy轴射向屏AB上缝宽为a的狭缝,于是,在照相底片CD上,可以观察到如下图所示的衍射图样。如果我们仍用坐标x和动量p来描述这一电子的运动状态,那么,我们不禁要问:一个电子通过狭缝的瞬时,它是从缝上哪一点通过的呢?也就是1说,电子通过狭缝的瞬时,其坐标x为多少?显然,这一问题,我们无法准确地回答,因为此时该电子究竟在缝上哪一点通过是无法确定的,即我们不能准确地确定该电子通过狭缝时的坐标。研究表明:对于第一衍射极小,a1sin式中为电子的德布罗意波长。电子的位置和动量分别用x和p来表示。电子通过狭缝的瞬间,其位置在x方向上的不确定量为ax同一时刻,由于衍射效应,粒子的速度方向有了改变,缝越小,动量的分量px变化越大。分析计算可得:4hpx式中h为普朗克常量。这就是著名的不确定性关系,简称不确定关系。上式表明:①许多相同粒子在相同条件下实验,粒子在同一时刻并不一定处在同一位置。②用单个粒子重复,粒子也不并不一定在同一位置出现。不确定关系的物理意义和微观本质(1)物理意义:微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量x越小,动量的不确定量xp就越大,反之亦然。(2)微观本质:是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。不确定关系的物理意义和微观本质(1)物理意义:微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量x越小,动量的2不确定量xp就越大,反之亦然。(2)微观本质:是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。不确定关系式表明:①微观粒子的坐标测得愈准确(0x),动量就愈不准确(xp);微观粒子的动量测得愈准确(0xp),坐标就愈不准确(x)。但这里要注意,不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准;也不是说微观粒子的动量测不准;更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准;而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。②为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准?这是因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量。这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必...

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