第五節(jié) 德布羅意波
[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性.2.知道光波和物質(zhì)波都是概率波.3.理解德布羅意波,會(huì)解釋相關(guān)現(xiàn)象.(重點(diǎn)、難點(diǎn))4.知道電子云,了解“不確定性關(guān)系”的具體含義.
一、德布羅意波假說(shuō)及電子衍射
1.德布羅意波:任何一個(gè)實(shí)物粒子都和一個(gè)波相對(duì)應(yīng),這種波后來(lái)被稱(chēng)為德布羅意波,也稱(chēng)為物質(zhì)波.
2.波長(zhǎng)與動(dòng)量關(guān)系:λ=.
3.電子衍射:電子束在晶體上反射可能發(fā)生衍射.
二、電子云和不確定性關(guān)系
1.電子云:原子中的電子在原子核的周?chē)\(yùn)動(dòng),在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率是不同的,當(dāng)原子處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),電子會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的概率分布.由于歷史上的原因,人們常用一些小圓點(diǎn)來(lái)表示這種概率分布,概率大的地方小圓點(diǎn)密一些,概率小的地方小圓點(diǎn)疏一些,這樣的概率分布圖稱(chēng)為電子云.
2.不確定性關(guān)系:用Δx表示微觀粒子位置的不確定性,用Δp表示微觀粒子動(dòng)量的不確定性,則兩者之間的關(guān)系為ΔxΔp≥,即不確定性關(guān)系.它意味著微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不可能同時(shí)完全精確地確定.
1.正誤判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(1)電子衍射的發(fā)現(xiàn)證明了德布羅意波假說(shuō). (√)
(2)包括光子在內(nèi)的一切微觀粒子都具有波粒二象性,而實(shí)物粒子不具有波粒二象性. (×)
(3)在討論微觀粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí),只能給出微觀粒子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率分布,無(wú)法給出微觀粒子運(yùn)行的軌跡. (√)
(4)微觀粒子運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),不能像宏觀物體的運(yùn)動(dòng)那樣通過(guò)確定的軌跡來(lái)描述,而是只能通過(guò)概率波作統(tǒng)計(jì)性的描述. (√)
(5)改進(jìn)測(cè)量技術(shù),不確定性關(guān)系可以確定,微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量可以同時(shí)確定. (×)
2.在歷史上,最早證明了德布羅意波存在的實(shí)驗(yàn)是( )
A.弱光衍射實(shí)驗(yàn)
B.電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)
C.弱光干涉實(shí)驗(yàn)
D.以上都不正確
B [由課本知識(shí)可知,最早證明德布羅意波假說(shuō)的是電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn),選項(xiàng)B正確.]
3.關(guān)于電子云,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電子云是真實(shí)存在的實(shí)體
B.電子云周?chē)男『趫A點(diǎn)就是電子的真實(shí)位置
C.電子云上的小黑圓點(diǎn)表示的是電子的概率分布
D.電子云說(shuō)明電子在繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)有固定軌道
C [由電子云的定義我們知道,電子云是一種穩(wěn)定的概率分布,人們常用小黑圓點(diǎn)表示這種概率分布,小黑圓點(diǎn)的密疏代表電子在這一位置出現(xiàn)的概率大小,故選項(xiàng)C正確.]
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對(duì)物質(zhì)波的理解和波長(zhǎng)計(jì)算
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1.對(duì)物質(zhì)波的理解
(1)任何物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽(yáng),都存在波動(dòng)性,我們之所以觀察不到宏觀物體的波動(dòng)性,是因?yàn)楹暧^物體對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)太小的緣故.