17.3-5 粒子的波动性 概率波 不确定关系导学案

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1、17.3-5粒子的波动性概率波不确定性关系导学案2012年4月28日编写：杨洪涛审阅：刘爱平【学习目标】1.通过实验分析，了解光的波粒二象性的内容。2.知道实物粒子具有波动性，领会对称性的研究方法。3.通过对物质波的实验验证内容的学习，感受实验研究这一重要的研究方法。4.初步了解不确定性关系的内容，感受数学工具在物理学发展中的作用。5.了解经典粒子和波的模型，了解概率波的内容，通过分析实验，体会微观粒子波粒二象性模型的建立过程。【自主学习】一、光的波粒二象性1、光的本性：光既具有________性，又具有______性，即光具有____________。2、光子的能量和

2、动量：光子能量ε=________，光子动量：p=h/λ,能量ε和动量p是描述物质的______性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的______性的典型物理量。因此ε=hν和p=h/λ揭示了光的______性和______性之间的密切关系。二、粒子的波动性：德布罗意假说：实物粒子也具有______性，。任何一个______的物体，都有一种波与它相对应，这种波叫做______波，也称为德布罗意波。物质波的波长和频率：λ=______，ν=______三、物质波的实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了____________的实验，得到了电子的______

3、______，证实了电子的波动性。四、经典的粒子和经典的波1、经典的粒子：粒子有一定的____________，有一定的______，有的还具有电荷，运动的基本特征是在任意时刻有确定的______和______，在时空中有确定的______。。2、经典的波：经典的波在空间中是弥散开来的，基本特征是具有______和______，即具有时空的____________。五、概率波1、光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子________的性质，光子在空间出现的概率可以通过____________确定，所以，光波是一种概率波。2、物质波也是概率波：对于

4、电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是______，但在某点出现的概率的大小可以由____________确定，而且，对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是______波。六、不确定性关系：微观粒子运动的基本特征：不再遵守_______定律，不可能同时准确地知道粒子的______和______，不可能用“______”来描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过______做统计性的描述。以∆x表示粒子位置的不确定量，以∆p表示粒子在x方向上的动量的不确定量，那么。∆x∆p≥h/4π，式中h是______常量。【典型例题】在验证光的波粒二象性的实验中

5、，下列说法正确的是（）A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D．单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性【针对训练】1、关于光的波粒二象性的理解正确的是   （  ）A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C．高频光是粒子，低频光是波D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著2、关于光的波粒二象性，下列

6、说法中不正确的是   （  ）A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性。B．光波频率越高，粒子性越明显。C．能量较大的光子其波动性越显著。D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出显示波动性。E．光的波粒二象性应理解为，在某种场合下光的粒子性表现明显，在另外某种场合下，光的波动性表现明显。3、关于物质波的认识，下列说法中正确的是（）A．电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的。B．物质波也是一种概率波。C．任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波。D．宏观物体尽管可以看作物质波，但他们不具有干涉、衍射等现象。4．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体

7、的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．已知中子质量m=1．67x10—27kg，普朗克常量h=6．63x10—34J·s，可以估算德布罗意波长λ=1．82x10-10m的热中子动能的数量级为()A．10—17JB．10—19JC．10—21JD．10—24J5．1924年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，任何一个运动着的物体，小到电子，大到行星、恒星都有一种波与之对应，波长为λ=h/p，p为物体运动的动量，h是普朗克常数。同样光也具有粒子性，光子的动量为：p=h/λ。根据上述观点可以证明一个静止的自由电子如果完全吸收一