人教版高中物理第三册物质波.doc

用心爱心专心物质波〖教学目标〗知道实物粒子的光子一样具有波动性；知道德布罗意波和粒子动量的关系；了解牛顿力学的局限性〖教学重点〗德布罗意波和粒子动量的关系。〖教学难点〗理解实物粒子的波动性。〖主要教学过程〗引入光是一种物质它既具有粒子性(光子)又具有波动性．受此启发人们想到：同样作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢?1924年德国物理学家德布罗意大胆地做出了肯定的回答他认为所有的实物都具有波动性人们把它称为物质波也叫德布罗意波．新课教学一．物质波1．德布罗意波实物粒子同时具有波动性(二象性)这种波称之为物质波也叫德布罗意波。2．德布罗意同时给出如下关系式：λ为德布罗意波波长；p为物体运动的动量h为普朗克常量。我们为什么观察不到宏观物体的波动性呢?经过计算(教材例题)宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物所以我们并不认为它有波动性．作为微观粒子的电子其德布罗意波波长为10－１０m数量级找与之相匹配的障碍物也非易事．美国的两位科学家巧妙地想到利用晶格担此角色并成功地观察到了衍射图样从而说明实物粒子确有波动性．3、物质波也是概率波．物质波和光波一样都属概率波．概率波的实质是指粒子在空间的分布的概率是受波动规律支配的．既然实物粒子具有波动性那么从同一粒子源发出的粒子经双缝后也会形成干涉图样．这一现象用牛顿定律是解释不通的因为依惯性定律粒子经双缝后由于不受外力应沿着直线运动最终只能形成两条“亮线”(参看教材图22—9)而不能形成干涉图样这与实际情况是不相符的所以牛顿定律在此已不适用了．二．牛顿力学的局限性由于实物粒子也具有波动性所以如果它们的德布罗意波长和可见光相仿实物粒子在通过双缝时也能发生类似下图那样的干涉。我们姑且认为这幅图就是某种实物粒子的干涉产生的那么在认真研究后还会产生另一个疑问．按照惯性定律质点如果不受力的作用它将做匀速直线运动．如右图粒子从辐射源射出由于不受力经过狭缝S和S。后似乎只能落在A、、A。两个位置．实际情况却不是这样有些粒子尽管在运动过程中不受力它的落点却不在辐射源和狭缝所确定的直线上。这表明对于微观粒子的运动牛顿力学已经不适用了。三．原子中电子云对于宏观质点如果知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况就可以应用牛顿定律确定质点运动的轨道算出它在以后任意时刻的位置和速度．但是对电子等微观粒子由于不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置因此电子在原子中运动的“轨道”这样的说法其实是没有意义的．我们只能知道电子在原子核附近各点出现概率的大小．在不同的状态中例如当原子处于不同的能级时电子在各处出现的概率是不一样的．用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率画出图来就像云雾一样可以形象地称做电子云．下图甲是氢原子处于n＝l的能级时的电子云；当氢原子处于n＝2的能级时有几个可能的状态图中画的是其中一个状态的电子云。小结实物粒子也具有德布罗意波。牛顿力学的局限性巩固练习例、某电视机显像管中电子的运动是4.0×107m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s分别计算它们的德布罗意波长。解：电子和子弹的动量是pe＝mv和pb＝mbvb因此它们的德布罗意波长λa和λb分别是作业