實(shí)物粒子的波粒二象性__不確定關(guān)系

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1、實(shí)物粒子的波粒二象性__不確定關(guān)系一、德布羅意物質(zhì)波假說及德布羅意波的波長1．假說內(nèi)容實(shí)物粒子像光子一樣，也具有波粒二象性，可以引入波長、頻率的概念，有如下關(guān)系式：E＝hν，p＝。2．德布羅意波的波長λ＝＝二、德布羅意波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)電子束在晶體表面上散射的實(shí)驗(yàn)。(2)電子束穿過多晶薄膜的衍射實(shí)驗(yàn)。三、氫原子中的電子云1．定義電子在原子核周圍出現(xiàn)的概率密度分布的情況，被形象化地叫做電子云。2．電子的分布某一空間范圍內(nèi)電子出現(xiàn)概率大的地方，電子運(yùn)動(dòng)到那里的機(jī)會(huì)就多，反之就少。四、不確定關(guān)系1．微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本特征不再遵守

2、牛頓定律，不可能同時(shí)準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動(dòng)量，不可能用“軌跡”來描述粒子的運(yùn)動(dòng)，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只能通過概率做統(tǒng)計(jì)性的描述。2．不確定性關(guān)系(1)關(guān)系式：以Δx表示粒子位置的不確定量，以Δp表示粒子在x方向上的動(dòng)量的不確定量，那么Δx·Δp≥，式中h是普朗克常量。(2)意義：不確定性關(guān)系Δx·Δp≥是量子力學(xué)的一條基本原理，是物質(zhì)的波粒二象性的生動(dòng)體現(xiàn)。人們能準(zhǔn)確預(yù)知單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)情況嗎？粒子出現(xiàn)的位置是否無規(guī)律可循呢？提示：由不確定性關(guān)系可知我們不能準(zhǔn)確預(yù)知單個(gè)粒子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，但粒子出現(xiàn)的位置也并不是無規(guī)律可循，

3、我們可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律知道粒子在某點(diǎn)出現(xiàn)的概率。對物質(zhì)波的認(rèn)識(shí)與理解1.物質(zhì)波的提出德布羅意把光的波粒二象性推廣到了實(shí)物粒子，用類比的方法，從理論上預(yù)言了物質(zhì)波的存在。他認(rèn)為：每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對應(yīng)的波相聯(lián)系。并且指出其能量、動(dòng)量跟它對應(yīng)的頻率ν、波長λ的關(guān)系。ν＝，λ＝。2．物質(zhì)波的意義波粒二象性是微觀粒子的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動(dòng)性，宏觀的物體也存在波動(dòng)性，但波長太小，無法觀測。3．對物質(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

4、應(yīng)的波長太小的緣故。(2)德布羅意波是一種概率波，粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配，不要以宏觀觀點(diǎn)中的波來理解德布羅意波。(3)德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣，使之包括了所有的物質(zhì)粒子，即光子與實(shí)物粒子都具有粒子性，又都具有波動(dòng)性，與光子對應(yīng)的波是電磁波，與實(shí)物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波。[特別提醒](1)一切運(yùn)動(dòng)著的物體都具有波動(dòng)性。(2)看到的宏觀物體，其運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖看不出它們的波動(dòng)性，但也有一個(gè)波長與之對應(yīng)。只是這個(gè)波長非常小，難以觀測到。1．關(guān)于德布羅意波，正確的解釋是(　　)A．運(yùn)動(dòng)的物體都有一種波和它對

5、應(yīng)，這就是物質(zhì)波B．微觀粒子都有一種波和它對應(yīng)，這就是物質(zhì)波C．原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)輻射物質(zhì)波D．宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的物質(zhì)波長太短，很難觀察到它的波動(dòng)性解析：選AD　運(yùn)動(dòng)的物體才有物質(zhì)波，A對，B錯(cuò)；原子輻射出的是電磁波，不是物質(zhì)波，C錯(cuò)；實(shí)際上宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，p較大，又h極小，所以λ＝很小，即不易觀察波動(dòng)性，D對。不確定關(guān)系(1)不確定性關(guān)系是微觀粒子具有波粒二象性的必然結(jié)果，除位置和動(dòng)量的不確定關(guān)系外，還有其他不確定性關(guān)系，如時(shí)間和能量的不確定性關(guān)系：ΔE·Δt≥。(2)普朗克常量是不確定性關(guān)系中的重要角色，

6、如果h的值可忽略不計(jì)，這時(shí)物體的位置、動(dòng)量可同時(shí)有確定的值，如果h不能忽略，這時(shí)必須考慮微粒的波粒二象性。h成為劃分經(jīng)典物理學(xué)和量子力學(xué)的一個(gè)界線。在微觀領(lǐng)域，要準(zhǔn)確地確定粒子的位置，動(dòng)量的不確定量更大；反之，要準(zhǔn)確確定粒子的動(dòng)量，位置的不確定量就更大，如狹縫變成寬縫時(shí)，粒子的動(dòng)量可精密測定，但粒子通過縫的位置不確定量增大；反之，縫很窄時(shí)，粒子的位置測定精確了，但衍射范圍增大了，動(dòng)量的測量更不準(zhǔn)確了。2．關(guān)于不確定性關(guān)系Δx·Δp≥有以下幾種理解，其中正確的是(　　)A．微觀粒子的動(dòng)量不可能確定B．微觀粒子的坐標(biāo)不可能確定

7、C．微觀粒子的動(dòng)量和坐標(biāo)不可能同時(shí)確定D．不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子，也適用于其他宏觀粒子解析：選CD　不確定性關(guān)系Δx·Δp≥表示確定位置、動(dòng)量的精度互相制約，此長彼消，當(dāng)粒子位置不確定性變小時(shí)，粒子動(dòng)量的不確定性變大；粒子位置不確定性變大時(shí)，粒子動(dòng)量的不確定性變小。故不能同時(shí)準(zhǔn)確確定粒子的動(dòng)量和坐標(biāo)。不確定性關(guān)系也適用于其他宏觀粒子，不過這些不確定量微乎其微。對物質(zhì)波的理解[例1]　關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是(　　)A．任何運(yùn)動(dòng)的物體(質(zhì)點(diǎn))都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波B．X射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)

8、波假設(shè)是正確的C．電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的D．宏觀物體盡管可以看作為物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等觀象[解析]　據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之相對應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見，A選項(xiàng)是正確的；由于X射線本身就是一種波，而不是實(shí)物