3　粒子的波动性优质课教学设计

3、

粒子的波动性

4

、概率波

5

、不确定性关系

[学习目标]：

1.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系，会分析有关现象. 2.了解经典物理学中的粒子和波的特点.3.了解概率波的内容.4.了解“不确定性关系”的含义．

[知识梳理] 一、粒子的波动性

1．光的波粒二象性

(1)光既具有 又具有 ，即光具有波粒二象性．

(2)光子的能量ε＝ 和动量p＝ ．两式左侧的物理量ε和p描述光的 ，右侧的物理量ν和λ描述光的 ， 架起了粒子性与波动性之间的桥梁．

2．粒子的波动性

(1)每一个 的粒子都与一个对应的波相联系，这种与 相联系的波称为德布罗意波，也叫做 ．

(2)物质波的波长、频率关系式

波长：λ＝ ，频率：ν＝ ．

3．物质波的实验验证

(1)1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了 实验，得到了 的衍射图样，证实了的波动性．

(2)人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的 ，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝和λ＝ 关系同样正确．

二、概率波

1．光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间的 引起的，而是光子自身 的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，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 ，但在某点附近出现的概率的大小可以由 的规律确定，对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波．

3．经典的粒子

(1)含义：粒子有一定的 ，具有一定的 ，有的还带有 ．

(2)运动的基本特征：遵从 ，任意时刻有确定的位置和 ，在时空中有确定的 ．

4．经典的波

(1)含义：在空间是 的．

(2)特征：具有 和 ，即具有时空的周期性．

二、不确定性关系

1．定义：在经典物理学中，可以同时用质点的位置和动量精确描述它的运动，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫不 关系．

2．表达式： ≥h4π. 其中以Δx表示粒子 的不确定量，以Δp表示粒子在x方向上的 的不确定量，h是 ．

3．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“轨迹”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．

随堂练习：

粒子的波动性

1. 质量 m = 50 kg 的人，以 v = 15 m/s 的速度运动，试求人的德布罗意波波长。

2、试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。

概率波：

1. 光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是 ( ) A. 入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应

B. 发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比 C. 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大

D. 光电效应发生的时间极短，一般不超过 10⁻⁹ s 2. 下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是 ( ) A. 有的光是波，有的光是粒子 B. 光子与电子是同样的一种粒子

C. 光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著

D. 大量光子产生的效果往往显示粒子性

3.下列说法不正确的是 ( ) A. 光是一种电磁波 B. 光是一种概率波

C. 光子相当于高速运动的质点 D. 光的直线传播只是宏观近似规律