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(共19张PPT)
6.2　实物粒子的波粒二象性
1.理解德布罗意波，会解释相关现象。
2.理解德布罗意波的波长和粒子动量关系。
3.了解电子衍射实验，了解创造条件来进行有关物理实验的方法。
学习目标
知识点一 德布罗意假说
1.德布罗意波
1924年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．
2.物质波的波长、频率
用能量E和动量p来表征事物粒子的粒子性，用频率ν和波长λ来表征实物粒子的波动性，那么，对光适用的关系也适用于实物粒子，即E＝hν， ＝.
宏观物体的运动也具有波动性吗？
提示：不管是微观粒子还是宏观运动的物体，都具有波动性，但宏观运动物体的波动性很不明显．
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．
戴维孙
G.P.汤姆孙
知识点二 对德布罗意假说的实验探索
2.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，得到了电子的衍射图样，如图所示，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，得到了类似杨氏双缝干涉图样的照片，如图所示，也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E＝hν和＝关系同样正确．
(2)宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．
求解物质波波长的方法
(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.
(2)根据波长公式λ＝求解．
(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量： E＝hν，动量p＝；微观粒子的动能：＝mv2，动量p＝mv.
知识点三 不确定性关系
1.位置和动量的不确定性关系：ΔxΔp≥
由ΔxΔp≥可以知道，在微观领域，要准确地确定粒子的位置，动量的不确定性就更大；反之，要准确地确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大．
2.微观粒子的运动没有特定的轨道：由不确定关系ΔxΔp≥可知，微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动．
1.下列关于德布罗意波的认识正确的是(　　)
A．不管静止的还是运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性
随堂检测
解析：A错：只有运动的物体才具有波动性．
B错：X光是波长很短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在．
C对：电子是实物粒子，其衍射证实了物质波的存在．
D错：宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但宏观物体仍具有波动性．
答案：C
2.法国物理学家德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长λ＝，人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波．如果有两个电子的速度分别为v1和v2，且v1＝2v2.则这两个电子对应的德布罗意波的波长关系为(　　)
A．λ1:λ2＝1:2
B．λ1:λ2＝4:1
C．λ1:λ2＝2:1
D．λ1:λ2＝1:4
解析：两个电子的速度之比v1：v2＝2：1
根据动量公式p＝mv
得两个电子的动量之比p1：p2＝mv1：mv2＝2：1
根据德布罗意波长公式λ＝
可知两个电子的德布罗意波的波长之比为λ1：λ2＝1：2．
答案：A
3.关于粒子的波动性，下列说法正确的是（　　）
A．实物粒子具有波动性，仅是一种理论假设，无法通过实验验证
B．实物粒子的动能越大，其对应的德布罗意波波长越大
C．只有带电的实物粒子才具有波动性，不带电的粒子没有波动性
D．实物粒子的动量越大，其对应的德布罗意波的波长越短
解析：A．戴维孙和汤姆孙利用晶体做了电子衍射实验，得到电子的衍射图样，证明了实物粒子的波动性，故A错误；
BD．根据德布罗意的波长公式λ＝又动量与动能的大小关系有p＝，联立两式可得λ＝ 。所以，实物粒子的动量越大，其对应的德布罗意波的波长越短；实物粒子的动能越大，其对应的德布罗意波波长越短，故B错误，D正确；
C．粒子具不具有波动性与带不带电无关，故C错误。
答案：D
4. “4G改变生活，5G改变社会”，中国已正式进入5G时代．4G所使用的电磁波频率一般都低于6GHz， 而5G所用的电磁波频率一般在24GHz到100GHz之间，与4G使用的电磁波相比，5G使用的电磁波（　　）
A．光子能量较小
B．光子动量较大
C．在真空中传播速度更大
D．遇到障碍物更容易发生衍射现象
解析：A．根据光子能量E=
可知5G使用的电磁波光子能量较大，A错误；
B．根据光子动量 ＝ ＝
可知，5G使用的电磁波光子动量较大，B正确；
C．所有频率的光在真空中传播的速率均为3×108m/s，C错误；
D．由于波长＝ 可知5G使用的电磁波波长更短，遇到障碍物不容易发生衍射现象，D错误。
答案：B

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