人教版 (2019)选择性必修 第三册5 粒子的波动性和量子力学的建立课前预习ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册5 粒子的波动性和量子力学的建立课前预习ppt课件，共25页。PPT课件主要包含了新课引入，光学发展史，波动性，粒子性，牛顿微粒说占主导地位，波动说渐成真理，具有能量，具有频率，具有动量，光的波粒二象性等内容，欢迎下载使用。
有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？ 布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。” 那么光的本性到底是什么？
阅读课本P37“光的波粒二象性”部分,知道光既具有波动性又具有粒子性。应当如何理解光的波粒二象性?
h----架起了粒子性与波动性之间的桥梁
1、光既具有波动性又具有粒子性,即光具有波粒二象性。2、光子的能量ε=hν,光子的动量 。两式左侧的物理量ε和p描述光的粒子性,右侧的物理量ν和λ描述光的波动性,普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。
3、现象与本质：光的干涉和衍射现象表明光是一种______，光电效应和康普顿效应表明光同时也是一种______．光的波动性与粒子性是统一的．只有承认光的____________性，才是对光的本性最全面的认识．
阅读课本P37-38“粒子的波动性”部分,知道实物粒子具有波动性。什么是物质波?如何表达?
实物粒子有无波动性呢？
德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。 他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学上,与波动方面的研究相比，忽视了粒子方面的研究;而在实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子方面的图象想得太多，而忽略了波的现象” 他提出假设:实物粒子也具有波动性
德布罗意法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。
一个质量为 m 的实物粒子以速率 ʋ 运动时，即具有以能量 ε 和动量 p 所描述的粒子性，同时也具有以频率v 和波长 l 所描述的波动性。
　　后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。
一切实物粒子都具有波动性
实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。
这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波 ( 物质波或概率波 )，其波长  称为德布罗意波长。
试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波长。
解：一个中学生的质量大约为 m ≈ 50 kg ，百米跑时的速度约为 ʋ ≈ 7 m/s ，德布罗意波长表达式有：
由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。
子弹:质量为m=10-2Kg,速度v=3.0102m/s，对应的德布罗意波长为：
电子:质量为m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s, 对应的德布罗意波长为：
由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？
X 射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。
如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？
阅读课本P38“物质波的实验验证”部分，知道物质波的实验验证
宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性．作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10-10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事．
实验验证的思路：　　光的干涉和衍射现象是光具有波动性的有力证据。因此，如果电子、质子等实物粒子也真具有波动性，那么它们就应该像光波那样也能发生干涉和衍射。
在伦琴射线的研究中找到突破 ，证实伦琴射线是电磁波，考虑到电子的德布罗意波长与伦琴射线的波长具有相近的数量级，1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体进行了电子束衍射实验，从而证实了电子的波动性．说明电子具有波粒二象性．他们为此获 1937 年诺贝尔物理学奖。
电子束穿过铝箔后的衍射图像
除了电子以外，后来还陆续证实了质子，中子以及原子、分子的波动性。
德布罗意公式成为揭示微观粒子波粒二象性的统一性的基本公式，1929年，De Brglie因此获Nbel 物理学奖，成为以学位论文获此殊荣的人。
三、物质波的实验验证X 射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。电子衍射实验1 1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。 戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。
电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子） 也独立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维森共获 1937 年诺贝尔物理学奖。
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。
电子双缝实验1961年琼森（Claus Jönssn）将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为a=0.510-6m，间隔为d=2.010-6m的双缝,当电子撞击荧光屏时,发现了类似于双缝衍射实验结果.
1、1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验,得到了电子的衍射图样,证实了电子的波动性。
2、除了电子以外，后来还陆续证实了质子，中子以及原子、分子的波动性。德布罗意给出的 和 关系同样正确。
物质波的一个最重要的应用就是电子显微镜的发明．第一台电子显微镜是由德国鲁斯卡研制成功，荣获1986年诺贝尔物理奖． 从波动光学可知，由于显微镜的分辨本领与波长成反比，光学显微镜的最大分辨距离大于0.2 μm，最大放大倍数也只有1000倍左右．　 自从发现电子有波动性后，电子束德布罗意波长比光波波长短得多，而且极方便改变电子波的波长，这样就能制造出用电子波代替光波的电子显微镜．
电子显微镜下的薰衣草叶子
电子显微镜下的纳米纤维