資源簡(jiǎn)介

4.5粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立
一學(xué)科核心素養(yǎng)
物理觀念∶形成實(shí)物粒子也具有波粒二象性的觀念，了解量子力學(xué)在生活中的應(yīng)用。
科學(xué)思維∶能夠利用波粒二象性關(guān)系式解釋實(shí)物粒子的波動(dòng)性，能在生活中發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)的具體應(yīng)用情形，并作出解釋。
科學(xué)探究：通過物質(zhì)波的驗(yàn)證，掌握驗(yàn)證物理理論的基本方法——實(shí)驗(yàn)。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶量子力學(xué)不是一天建成的，也不是一個(gè)人就能建立，告誡學(xué)生做事要懂得合作，要持之以恒。
二學(xué)習(xí)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：實(shí)物粒子的波粒二象性，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物質(zhì)波，量子力學(xué)的建立。
難點(diǎn)：實(shí)物粒子的波粒二象性，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物質(zhì)波。
三課前預(yù)習(xí)
1．光的波粒二象性
光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)表明光具有____性，光既具有波動(dòng)性，又具有___ 性，即光具有_____性。
2．粒子的波動(dòng)性
（1）德布羅意波：每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫___________波。
（2）粒子的能量ε和動(dòng)量p跟它所對(duì)應(yīng)的波的頻率ν和波長(zhǎng)λ之間的關(guān)系：ν=，λ=。
3．實(shí)驗(yàn)探究思路：_______、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生_______或衍射現(xiàn)象。
4．粒子的能量ε和動(dòng)量p跟它所對(duì)應(yīng)的波的頻率ν和波長(zhǎng)λ之間的關(guān)系：_______，_______。
5．已知普朗克常量為h，真空中的光速為c。一靜止的原子核放出一個(gè)波長(zhǎng)為λ的光子，該光子的能量為______，反沖核的質(zhì)量為m，則反沖核的物質(zhì)波的波長(zhǎng)為______。
6．德布羅意波：每一個(gè)_______的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫_______波。
7．我國(guó)科學(xué)家用冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面蛋白與人體細(xì)胞表面蛋白的結(jié)合過程。冷凍電子顯微鏡比光學(xué)顯微鏡分辨率更高，其原因是電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于可見光波長(zhǎng)。由此可知電子比可見光___________（選填“更容易”或“更不容易”或“一樣容易”）發(fā)生明顯衍射。電子束通過由電場(chǎng)構(gòu)成的電子透鏡實(shí)現(xiàn)會(huì)聚、發(fā)散作用。電子透鏡由金屬圓環(huán)M、N組成，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，圖乙為其截面圖（虛線為等勢(shì)面）。顯微鏡工作時(shí)，兩圓環(huán)的電勢(shì)。現(xiàn)有一束電子沿著平行于圓環(huán)軸線的方向進(jìn)入M。則電子在穿越電子透鏡的過程中速度不斷___________（選填“增大”或“減小”或“不變化”）。
8．物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
（1）實(shí)驗(yàn)探究思路：___________、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象。
（2）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：1927年戴維森和湯姆孫分別用單晶和多晶晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn)，得到了電子的衍射圖樣，證實(shí)了電子的___________。
（3）說明
除了電子以外，人們陸續(xù)證實(shí)了中子、質(zhì)子以及原子、分子的波動(dòng)性，對(duì)于這些粒子，德布羅意給出的ν=和λ=關(guān)系同樣正確。
（4）電子、質(zhì)子、原子等粒子和光一樣，也具有___________性。
（5）量子力學(xué)的建立
四自我檢測(cè)
1．1927年戴維遜和革末完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一．如圖所示是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，下列說法不正確的是(　　)
A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方
B．該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的
C．該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性
D．該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性
2．下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是 （　　）
A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子與電子是同樣的一種粒子
C．光子說完全否定了波動(dòng)說 D．光電效應(yīng)說明光具有粒子性
3．下列說法中正確的（　　）
A．質(zhì)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短
B．速度大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短
C．動(dòng)量大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短
D．動(dòng)能大的物體，其德布羅意波長(zhǎng)短
4．法國(guó)物理學(xué)家德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)λ＝ 。人們把這種波稱為物質(zhì)波，也叫德布羅意波，如果有兩個(gè)電子速度分別為v1和v2，且v1＝2v2。則這兩個(gè)電子對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)關(guān)系為（ ）
A．λ1∶λ2＝1∶1 B．λ1∶λ2＝1∶2
C．λ1∶λ2＝2∶1 D．無法比較
5．實(shí)驗(yàn)得到金屬鈣的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，參照下表可以確定的是（　　）
金屬 鎢 鈣 鈉
截止頻率νc/（×1014Hz） 10.95 7.73 5.53
逸出功W0/eV 4.54 3.20 2.29
A．如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)得到的Ek－ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大
B．三種金屬原子的動(dòng)能相同，金屬鎢原子的德布羅意波長(zhǎng)最大
C．如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)入射光的頻率ν＜νc時(shí)，可能會(huì)有光電子逸出
D．如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的Ek－ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為（0，－Ek2），則Ek2＜Ek1
6．下列關(guān)于光的本性的說法中正確的是（　　）
A．光不可能同時(shí)既具有波動(dòng)性，又具有粒子性
B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子
C．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性
D．頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，粒子性特征顯著；頻率高、波長(zhǎng)短的光，波動(dòng)性特征顯著
7．關(guān)于對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)，下列說法中正確的是（　　）
A．牛頓的微粒說與愛因斯坦的光子說沒有本質(zhì)的區(qū)別
B．惠更斯的波動(dòng)說與麥克斯韋電磁說沒有本質(zhì)的區(qū)別
C．麥克斯韋的電磁說與愛因斯坦的光子說說明光具有波粒二象性
D．牛頓的微粒說與惠更斯的波動(dòng)說第一次揭示了光具有波粒二象性
8．下列各選項(xiàng)中列舉的兩個(gè)現(xiàn)象都能說明光具有波動(dòng)性的是（　　）
A．光的折射、反射
B．光的反射、干涉
C．光的衍射、干涉
D．光的直線傳播、光電效應(yīng)
9．下列幾個(gè)現(xiàn)象中，能反映光具有粒子性的是（ ）
A．光的衍射 B．光的干涉
C．光電效應(yīng) D．光的偏振
10．關(guān)于物質(zhì)波，以下說法正確的是（　　）
A．物質(zhì)波就是機(jī)械波 B．實(shí)物粒子具有波動(dòng)性
C．光是粒子，不具有波動(dòng)性 D．電子不會(huì)發(fā)生干涉與衍射現(xiàn)象
參考答案：
三課前預(yù)習(xí)
1． 粒子 粒子 波粒二象
2．物質(zhì)
3． 干涉 波動(dòng)性
4．
5．
6． 運(yùn)動(dòng) 物質(zhì)
7． 更不容易 增大
8． 干涉 波動(dòng)性 波粒二象
四自我檢測(cè)
1．C
2．D
3．C
4．B
5．D
6．C
7．C
8．C
9．C
10．B

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