资源简介 获得诺贝尔奖的人有很多,但靠博士论文就获得诺贝尔奖的人只有一个,他就是德布罗意,说它的论文只有一页A4纸。 这页A4纸上写的是什么呢? 4.5 粒子的波动性和量子力学的建立 ——shuaiestchi 1924年,法国物理学家德布罗意在对光的波粒二象性、玻尔氢原子理论以及相对论的深入研究的基础上,把波粒二象性推广到实物粒子,如电子、质子等。 德布罗意,法国物理学家,1929年诺贝尔物理学奖获得者,波动力学的创始人,量子力学的奠基人之一。 他提出假设:实物粒子也具有波动性,即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。 1、德布罗意波:每一个运动的粒子都与对应的波长相联系,这种与实物粒子相联系的波,我们管这种波叫德布罗意波,也叫物质波. 2、物质波的波长: 3、物质波的频率: 波动性 粒子性 普朗克常量h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁。 4、大量实验都证实了:质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性,并都满足德布罗意关系。一切实物粒子都有波动性。 一、粒子的波动性 德布罗意曾预言:电子通过一个小孔或晶体时会形成衍射条纹。 1、计算质量为 10-2Kg,速度为 5.0?102m/s飞行的子弹对应的德布罗意波长。 2、计算质量m为 9.1?10-31Kg,速度为 5.0?107m/s的电子对应的德布罗意波长。 太小测不到! X 射线波段 宏观物体的波动性很小不必考虑,只考虑其粒子性。 思考:为什么感受不到宏观物体的波动性呢? 例1 (多选)根据物质波理论,以下说法中正确的是( ) A.微观粒子有波动性,宏观物体没有波动性 B.宏观物体和微观粒子都具有波动性 C.宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D.速度相同的质子和电子相比,电子的波动性更为明显 BD 变式 [2022·湖南师大附中月考] 利用金属晶格作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速后,让电子束照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为0,加速电压为U,普朗克常量为h,则下列说法中正确的是( ) A.该实验说明了电子具有粒子性 B.实验中电子的德布罗意波长为λ=h2???????????? C.加速电压U越大,电子的衍射现象越明显 D.若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显 ? B 戴维孙 G.P.汤姆孙 实验验证:1927年, 戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验,获得了衍射图样,证实了电子的波动性。他们因此获得了1937年的诺贝尔物理学奖. 实验思路: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. 二.物质波的实验验证 1.经典物理学的疑难: 经典物理学无法解释的现象,这就表明,微观世界的物理规律和宏观世界的物理定律可能存在巨大的差别,人们需要建立描述微观世界的物理理论。 2.新理论的成功: 普朗克黑体辐射理论、爱因斯坦光电效应理论、康普顿散射理论、玻尔氢原子理论以及德布罗意物质波假说等一系列理论在解释实验方面都取得了成功。 三、量子力学的建立 3、量子力学建立 1925年,德国物理家海森堡和玻恩等人建立了矩阵力学。 1926年,奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程——薛定谔方程。 随后数年,在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡利为代表的众多物理学家的共同努力下,描述微观世界行为的理论被逐步完善并最终完整地建立起来,它被称为量子力学。 ?? 海森堡 玻恩 薛定谔 狄拉克 泡利 量子力学的创立和索尔维会议 四、量子力学的应用 中国第四代核反应堆 核磁共振 铯原子钟 集成电路 例2 (多选)关于物质波,下列认识中错误的是( ) A.每一个运动的物体都与一个对应的波相联系 B.X射线的衍射实验,证实了物质波假设是正确的 C.电子的衍射实验,证实了物质波假设是正确的 D.与宏观物体相联系的物质波不具有干涉、衍射等现象 BD 例3 [2022·天津南开中学月考] 关于经典力学、相对论和量子力学,下面说法中正确的是( ) A.量子力学和相对论的出现彻底否认了经典力学,它们是互不相容的几种理论 B.狭义相对论只适用于高速运动的物体,不适用于低速运动的物体 C.经典力学适用于高速宏观物体,也适用于低速微观粒子 D.经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形 D 这一章又结束了 展开更多...... 收起↑ 资源预览