1、粒子的波动性和量子力学的建立粒子的波动性和量子力学的建立 【学习目标】【学习目标】 一、知识与技能一、知识与技能 1知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。 2了解量子力学的建立过程。 二二、过程与方法过程与方法 1了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。 2知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。 三、情感、态度与价值观三、情感、态度与价值观 1通过阅读和教师介绍讲解，了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个 较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。 2通过相关理论的实验验证，逐步形成严谨求实的科学态度。 3通过了解电子衍射实验，了解创造条件来进行有关物理实验的方法
2、。 【学习重点】【学习重点】 实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。 【学习难点】【学习难点】 实物粒子的波动性的理解。 【学习过程】【学习过程】 一、一、粒子的波动性粒子的波动性 1德布罗意波 任何运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相对应， 这种波叫物质波，又叫德布罗意波。 物质波波长、频率的计算公式为_，_。 例题 1：试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波长。 解：一个中学生的质量大约为 m50kg，百米跑时的速度约为 v7m/s，德布罗意 波长： 1.9 1036m。 2我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太大，德布罗
3、意 波长太_的缘故。 3德布罗意假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实物粒子都既具有粒子性又 具有_，即具有波粒二象性。与光子对应的波是_波，与实物粒子对应 的波是_波。 二、物质波的实验验证二、物质波的实验验证 11927 年戴维森和汤姆孙分别利用晶体做了_衍射的实验，从而证实了 _的波动性。 2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_和_关系同样正确。 3物质波的应用：_ 三、量子力学的建立三、量子力学的建立 19、20 世纪之交，人们在_、_、_等许 多类问题中，都发现了经典物理学无法解释的现象。 德国物理家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了
4、推广和改造， 使之可以适 用于更普遍的情况。他们建立的理论被称为_。 1926 年，奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程_， 使玻尔理论的局限得以消除。 由于这个理论的关键是物质波， 因此被称为_。 1926 年，薛定谔和美国物理学家埃卡特很快又证明，波动力学和矩阵力学在数学 上是等价的，它们是同一种理论的两种表达方式。 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。 四、量子力学的应用四、量子力学的应用 量子力学被应用到众多具体物理系统中，得到了与实验符合得
5、很好的结果，获得了 极大的成功。 1借助量子力学，人们深入认识了_。 2量子力学推动了_的发展。 3 量子力学推动了_、 _和_的发展。 激光、核磁共振、原子钟，等等。 4量子力学推动了_的发展。 【练习巩固练习巩固】 1判一判 （1）德布罗意认为实数粒子也具有波动性。 （） （2）光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦电磁理论。 （） （3）波长较长的光只有波动性，没有粒子性。 （） （4）向前飞行的子弹具有波动性。 （） 2下列说法中正确的（） A质量大的物体，其德布罗意波长短 B速度大的物体，其德布罗意波长短 C动量大的物体，其德布罗意波长短 D动能大的物体，其德布罗意波长短 答案：C 3根据
6、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 答案：BD 42002 年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌 俊发现了宇宙 X 射线源。X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为，以 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以 E 和 p 分别表示 X 射线每个光子的能量和 动量，则（） AEh/c，p0BEh/c，ph/c2 CEhc/，p0DEhc/，ph/ 答案：D 5如果一个中子和一个质量为 10g 的子弹都以 103m/s 的速度运动，则它们的德布 罗意波的波长分别是多大？（中子的质量为 1.6710-27kg） 答案：4.010-10m6.6310-35m
