實物粒子的波粒二象性一、教學目標1、知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性。2、知道德布羅意波的波長和粒子動量關系。3、了解不確定關系的概念和相關計算。二、教學重難點1、實物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長和粒子動量關系。2、實物粒子的波動性的理解，不確定關系的理解。三、教學過程提問光的波粒二象性的含義？我們所學的大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續性是相對的，是不同條件下的表現，光子的行為服從統計規律。（3）光子在空間各點出現的概率遵從波動規律，物理學中把光波叫做概率波。（一）德布羅意假說法國科學家德布羅意考慮到普朗克能量子和愛因斯坦光子理論的成功，大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子。1．德布羅意波（物質波）德布羅意波：任何一個運動著的粒子，都有一個對應的波，這種波稱為物質波，也叫德布羅意波。2、粒子能量和對應頻率關系：粒子動量和對應波長的關系：]＝（為德布羅意波長，h為普朗克常量，p為粒子動量）3、應用：某電視顯像管中電子的運動速度是4.0×107m/s；質量為10g的一顆子彈的運動速度是200m/s。分別計算它們的德布羅意波長。（根據公式計算得1.8×1011m和3.3×1034m）可以解釋為什么無法觀察到子彈的波動性（二）對德布羅意假說的實驗探索1、1927年，戴維孫和革末通過實驗首次發現了電子的晶體衍射．見圖6132、1927年，湯姆生觀察到，電子通過金屬薄層做透射實驗后形成了衍射環，并計算出了相應的波長．見圖614,6153、1960年，約恩孫電子雙縫干涉實驗，得到類似楊氏雙縫干涉實驗圖樣照片。見圖616（三）不確定性關系不確定性關系(1)定義：在經典物理學中，物體的位置和動量是可以同時精確地測定的，在微觀物理學中，要同時精確測出微觀粒子的位置和動量是不太可能的，這種關系叫不確定關系．(2)表達式：ΔxΔpx≥eq\f(h,4π).其中用Δx表示粒子位置的不確定量，用Δpx表示粒子在x方向動量的不確定量，h是普朗克常量．(3)此式表明，不可能同時準確地知道粒子的位置和動量，即不可能用“軌道”來描述粒子的運動.2、理解：（1）物理意義：微觀粒子不可能同時具有確定的位置和動量。粒子位置的不確定量越小，動量的不確定量就越大，反之亦然。（2）微觀本質：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統計規律的必然結果。不確定關系式表明：①微觀粒子的坐標測得愈準確()，動量就愈不準確()；微觀粒子的動量測得愈準確()，坐標就愈不準確()。但這里要注意，不確定關系不是說微觀粒子的坐標測不準；也不是說微觀粒子的動量測不準；更不是說微觀粒子的坐標和動量都測不準；而是說微觀粒子的坐標和動量不能同時測準。②為什么微觀粒子的坐標和動量不能同時測準？這是因為微觀粒子的坐標和動量本來就不同時具有確定量。這本質上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映。由以上討論可知，不確定關系是自然界的一條客觀規律，不是測量技術和主觀能力的問題。③不確定關系提供了一個判據：當不確定關系施加的限制可以忽略時，則可以用經典理論來研究粒子的運動。當不確定關系施加的限制不可以忽略時，那只能用量子力學理論來處理問題。素養提升1、下列關于德布羅意波的認識，正確的解釋是()A．任何一個物體都有一種波和它對應，這就是物質波B．X光的衍射證實了物質波的假設是正確的C．電子的衍射證實了物質波的假設是正確的D．宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現象，所以宏觀物體不具有波動性答案：C2、如果一個中子和一個質量為10g的子彈都以103m/s的速度運動，則它們的德布羅意波的波長分別是多大？(中子的質量為1.67×10－27kg)解析中子的動量為p1＝m1v子彈的動量為p2＝m2v據λ＝eq\f(h,p)知中子和子彈的德布羅意波長分別為λ1＝eq\f(h,p1)，λ2＝eq\f(h,p2)聯立以上各式解得λ1＝eq\f(h,m1v)，λ2＝eq\f(h,m2v)將m1＝1.67×10－27kg，v＝103m/sh＝6.63×10－34J·s，m2＝1.0×10－2kg代入上面兩式可解得λ1＝4.0×10－10m，λ2＝6.63×10－35m答案4.0×10－10m6.63×10－35m3、一顆質量為10g的子彈，具有200m/s的速率，若其動量的不確定范圍為其動量的0.01%(這在宏觀范圍是十分精確的)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大？解析子彈的動量p＝mv＝0.01×200kg·m/s＝2kg·m/s，動量的不確定范圍Δpx＝0.01%×p＝2×10－4kg·m/s；由不確定關系ΔxΔpx≥e