5　不确定性关系名师教学设计2

【课 题】§17.3、4、5 粒子的波动性

概率波

不确定性关系导学案

【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____________，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，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

【问题思考】

1、你认为普朗克常量在粒子性与波动性之间起到什么作用。

2、怎样理解光的波粒二象性？

1

【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=1．67x1027kg，普朗克常量h=6．63x1034J·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．1017J B．1019J C．1021J D．1024 J

5．1924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个γ光子，会发生下列情况：设光子频率为ν，则E＝hν

， p＝h/λ=hν/c，被电子2吸收后有hν＝mev/2， hν/c＝mev。由以上两式可解得：v＝2c，

电子的速度为两倍光速，显然这是不可能的。 关于上述过程以下说法正确的是 （ ）

A．因为在微观世界动量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个γ光子

B．因为在微观世界能量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个γ光子

C．动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个γ光子

D．若γ光子与一个静止的自由电子发生作用，则γ光子被电子散射后频率不变

6．下列各种说法中正确的有 （ ）

A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短 C．在光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量变大 D．每种原子都有自己的特征光谱，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成 E．用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率低

2

【典型例题】

AD

【针对训练】

1.AD

2.C

3.ABC

4、C

5、C

6、ACD

3