2018-2019学年鲁科版3-5基本粒子与恒星演化课件(32张)

不确定性关系及电子 云
[先填空]
同时测量 1．在微观世界中，粒子的位置和动量存在不确定性，不能__________ ． h ΔxΔp≥4π 2．不确定性关系：_________________.
式中，Δx为位置的不确定范围，Δp为动量的不确定范围，h为普朗克常 量．
同时 精确测定一个微观粒子的位置和动量． 3．此式表明，不能______
双缝干涉图样的照片．
[核心点击] 1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所 以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故． 2．粒子在空间各处出现的几率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来 理解德布罗意波． 3．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质 粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是 电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．
【解析】 子弹在空中飞行时的动量 p＝mv＝10×10 3×300 kg· m/s＝3 kg· m/s
－
子弹的德布罗意波长为 h 6.63×10 λ＝p＝ 3
－34
m＝2.21×10
－34
m
由于子弹的德布罗意波长极短，故无法观察到其波动性．
【答案】 2.21×10 动性
－34
m 由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波
h 3．位置和动量的不确定性关系：ΔxΔp≥ 4π h 由 ΔxΔp≥ 可以知道，在微观领域，要准确地确定粒子的位置，动量的不 4π 确定性就更大；反之，要准确地确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大． h 4．微观粒子的运动没有特定的轨道：由不确定关系 ΔxΔp≥4π可知，微观粒 子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的观点来 描述粒子的运动．
2．粒子动量的不确定性 (1)微观粒子具有波动性，会发生衍射．大部分粒子到达狭缝之前沿水平方 向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外．这些粒子具有与其 原来运动方向垂直的动量． (2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向 上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量．
【答案】 CD
h 5．已知4π＝5.3×10－35 J· s，试求下列情况中速度测定的不确定量． (1)一个球的质量 m＝1.0 kg，测定其位置的不确定量为 10 6 m.
【答案】 AC
2．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也 相等．
h 【解析】 由 λ＝ 可知，如果一个电子和一个中子的德布罗意波长相等， p 则它们的动量 p 相等．
【答案】 动量
3．质量为 10 g、速度为 300 m/s 在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多 少？为什么我们无法观察出其波动性？
第 3 节 实物粒子的波粒二象性 第 4 节 “基本粒子”与恒星演化
德布罗意假设及其实 验探索
[先填空] 1．德布罗意波
物质 波动 德布罗意提出实物粒子也具有____ 性．称这种波为 ____波或德布罗意波．
2．物质波的波长、频率与粒子能量、动量的关系
hν . (1)粒子能量E与相应波的频率ν之间的关系为E＝______ h λ (2)动量p与相应波长λ之间的关系为p＝____
4．电子云 (1)定义
疏密表示的电子出现的概率分布． 在原子核周围用点的______
(2)电子的分布
小 的地方点 某一空间范围内电子出现概率大的地方点密，电子出现概率 ____
疏．电子云反映了原子核外电子位置的可能性．
[核心点击] 1．粒子位置的不确定性：单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但 它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全 不确定的．
h 4．(多选)关于不确定性关系 Δx·Δp≥ 有以下几种理解，正确的是( 4π
)
【导学号：64772067】 A．微观粒子的动量不可确定 B．微观粒子的位置不可确定 C．微观粒子的动量和位置不可同时确定 D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体
h 【解析】 由 ΔxΔp≥4π可知，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不 确定性大；反之，当粒子的位置不确定性大时，粒子动量的不确定性小．故不 能同时测量粒子的位置和动量，故 A、B 错，C 对．不确定性关系是自然界中的 普遍规律，对微观粒子的影响显著，对宏观物体的影响可忽略，故 D 正确．
5．经典物理和微观物理的区别 (1)在经典物理学中，可以同时用位置和动量精确地描述质点的运动，如果 知道质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量，从而描绘 它的运动轨迹． (2)在微观物理学中，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量．因而也就 不可能用“轨迹”来描述粒子的运动．但是，我们可以准确地知道大量粒子运 动时的统计规律．
3．物质波的实验验证(1)1927 年，戴维孙和革末通过实验首次发现了电子的衍射现象 __________． (2)1927 年，汤姆孙用实验证明，电子在穿过金属片后像 X 射线一样产生
衍射现象 __________，也证实了电子的波动性 ________． 双缝干涉 (3)1960 年，约恩孙直接做了电子__________ 实验，从屏上摄得了类似杨氏
有关德布罗意波计算的一般方法 (1)计算物体的速度，再计算其动量．如果知道物体动能也可以直接用 p＝ 2mEk计算其动量． h (2)根据 λ＝p计算德布罗意波长． (3)需要注意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短， 可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理． (4)宏观物体的波长小到可以忽略，其波动性很不明显．
1．(多选)以下说法正确的是( A．宏观粒子也具有波动性
)
B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波 C．物质波也是一种概率波 D．物质波就是光波
【解析】 任何物体都具有波动性，故 A 正确．对宏观物体而言，其波动 性难以观测，我们所看到的绳波是机械波，不是物质波，故 B 错误．物质波与 光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出现的概率遵循波动规律，但物质 波不是光波，故 C 正确，D 错误．