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第六章 波粒二象性
鲁科版2019选择性必修三
第2节实物粒子的波粒二象性
高二物理
新课引入
光具有波粒二象性，德布罗意注意到再过去的漫长年代里，人们讨论光时过分的强调了它的波动性，忽视了粒子性，同样，在讨论实物粒子时，人们只关注了它的粒子性，忽略了波动性。于是，他大胆了提出了一个猜想：实物粒子也具有波动性，即每一个运动者的粒子都有一个对应的波。
路易·维克托·德布罗意 1929年获诺贝尔物理奖
实物粒子也具有波粒二象性？
一、德布罗意假说
1、粒子的能量E与相应的波的拍频率v的关系E=hv
2、粒子的动量p与相应的波长λ之间的关系
CYBER PUNK
如何证明德布罗意的猜想呢？
已知电子质量为m=9.1X10-31kg，普拉克常量h=6.63X10-34J S，则一个动能为100ev的自由电子的物质波波长为多少？
λ=1.2×10-10m
动能为100ev的自由电子的物质波波长为
1.2×10-10m，这么短的波长，如何证明它
具有波动性？
二、对德布罗意假说的实验探索
德布罗意关于实物粒子具有波动性的假说在当时来看是难以理解的。真正判定这个假说是否“站得住脚”的只
能是实验。
1927年，戴维孙和革末通过实验发现了电子的衍射现象。
1927年，汤姆孙用实验证明，电子在穿过金属片后像X射线一样产生言射现象，也证实了电子的波动性。
1960年，约恩孙直接做了电子双缝干涉实验，从屏上摄得了类似杨氏双缝干涉图像。
电子双缝干涉图样
电子波动性的应用：扫描隧道显微镜
为什么我们观察不到宏观物体的波动性呢？
假如一个质量为20g的子弹以1000m/s的速度运行时，请计算以下它的物质波波长为多少？
λ=3.315×10-35m
波长如此之短，是很难观察到它的衍射和干涉图像的
三、不确定性关系
在宏观世界中，一个物体的位置和动量是可以同时确定的。但是，在微观世界中，粒子的位置和动量却是不能同时确定的。法国物理学家海森堡研究发现，这种不确定性存在以下关系：
典型例题
1．下列说法正确的是（ ）
A、一切宏观物体都伴随着一种波，即物质波。
B、湖面上的水波就是物质波。
C、光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。
D、光子数量越大，其粒子性越明显。
典型例题
2．波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（ ）
A、光电效应现象揭示了光的粒子性
B、中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C、电子在穿过金属片后的衍射现象，证实了电子的粒子性
D、动能相等的质子和电子，它们的物质波波长也相等。
典型例题
3．关于物质波，以下观点正确的是(　　)
A．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波
B．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波
C．由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法观察到它们的波动性
D．电子束照射到金属晶体上得到电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的

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