单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,粒子的波动性和量子力学的建立,粒子的波动性和量子力学的建立,1,他认为，“整个世纪以来( 指19世纪 ) 在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢？”,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。,普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁,德布罗意(De Broglie)，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。,任何一个物体都有一种波和它对应,这就是物质波,(2)经典力学是否适用于中子星表面的物理规律?如何研究中子星表面的物理规律?,波长越大，动量P越小波动性强，粒子性弱,人们认识了原子的结构,以及原子、分子和电磁场相互作用的方式。,量子力学能够描述微观粒子运动的规律性,因此，共同获1937年诺贝尔物理学奖。,1、下列关于德布罗意波的认识正确的是(),推动了原子、分子物理和光学的发展。,而粒子物理学的发展又促进了天文学和宇宙学的研究。,粒子的波动性和量子力学的建立,“一步一重天，百步上云端”，人类探索自然的步伐不会停息，量子力学必将在这个征途上继续发挥巨大的基础性作用。,它和相对论共同构成了20世纪以来物理学的基础。,波长越小，动量P越大波动性弱，粒子性强,换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。,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？,粒子的能量和动量p跟它所对应的波的频率和波长之间，遵从如下关系：,电子的衍射证实了物质波的假设是正确的,那么光的本性到底是什么？,新知导入,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。”,如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？,那么光的本性到底是什么？,他认为，“整个世纪以来( 指19世纪 ) 在光学中比起波动的,2,粒子的能量和动量p跟它所对应的波的频率和波长之间，遵从如下关系：,通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。,换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。,量子力学能够描述微观粒子运动的规律性,换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。,量子力学的应用还有很多。,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。,它和相对论共同构成了20世纪以来物理学的基础。,量子力学的应用还有很多。,万有引力定律也适用于强相互作用力,普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁,人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个微观层次的物质结构。,换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。,1、下列关于德布罗意波的认识正确的是(),推动了核物理和粒子物理的发展。,2、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。,而粒子物理学的发展又促进了天文学和宇宙学的研究。,推动了固体物理的发展。,毫不夸张地说，在过去的近一百年中，量子力学极大地推动了人类的进步。,2、 (多选)关于经典力学、相对论与量子论的说法正确的是(),毫不夸张地说，在过去的近一百年中，量子力学极大地推动了人类的进步。,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？,推动了固体物理的发展。,毫不夸张地说，在过去的近一百年中，量子力学极大地推动了人类的进步。,新知导入,1672,牛顿,微粒说,惠更斯,波动说,1690,麦克斯韦,电磁说,1864,1905,爱因斯坦,光子说,（光电效应）,波动派,1801,托马斯,杨,双缝干涉,实验,1814,菲涅耳,单缝衍射实验,赫兹,电磁波实验,1888,1922,康,普,顿效应,牛顿微粒说占主导地位,波动说,渐成真理,光具有,波粒二,象性,粒子派,粒子的能量和动量p跟它所对应的波的频率和波长之间，遵从,3,新知导入,普朗克常量h,架起了粒子性与波动性之间的桥梁,粒子性,波动性,波长越大，动量P越小波动性强，粒子性弱,波长越小，动量P越大波动性弱，粒子性强,光的波粒二象性：光既具有波动性又具有粒子性。,新知导入普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁粒子性波动,4,新知讲解,通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。,我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么，实物粒子是否也会同时具有波动性呢?,新知讲解通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于,5,新知讲解,他认为，“整个世纪以来( 指19世纪 ) 在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢？”,德布罗意的物质波,德布罗意(De Broglie)，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。1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。,一、粒子的波动性,新知讲解他认为，“整个世纪以来( 指19世纪 ) 在光学中比,6,新知讲解,德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量和动量,p,跟它所对应的波的频率和波长之间，遵从如下关系：,这种与实物粒子相联系的波后来被称为,德布罗意波,，也叫作,物质波,。,新知讲解德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动,7,新知讲解,粒子的波动性,根据测算,羽毛球离拍时的最大速度可达到288 km/h,羽毛球的质量为5.0 g,试求其德布罗意波长,我们能观察到羽毛球的波动性吗?,新知讲解粒子的波动性,8,新知讲解,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,、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。一般宏观物体物质波的波长很短,波动性很不明显,难以观察到其衍射现象,如只有利用金属晶格中的狭缝才能观察到电子的衍射图样。,新知讲解1、任何物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都存在波,9,新知讲解,1927年,C.J.戴维森,和,G.P.汤姆孙（J.J.汤姆孙之子）利用电子束穿过晶体做了电子束的衍射实验。因此，共同,获1937年诺贝尔物理学奖。,此后，人们相继证实了质子、中子以及原子、分子等都具有波动性。,屏,P,多晶薄膜,高压,栅极,阴极,电子衍射实验,电子衍射图样,二.物质波的实验验证,德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质，而且具有波动的性质。换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。,新知讲解1927年C.J.戴维森和 G.P.汤姆孙（J.J.,10,课堂练习,1、下列关于德布罗意波的认识正确的是(),A.任何一个物体都有一种波和它对应,这就是物质波,B.X光的衍射证实了物质波的假设是正确的,C.电子的衍射证实了物质波的假设是正确的,D.宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,所以宏观物体不具有波动性,解析：,运动的物体才具有波动性,A项错;宏观物体由于动量太大,德布罗意波长太小,所以看不到它的干涉、衍射现象,但仍具有波动性,D项错;X光是波长极短的电磁波,是光子,它的衍射不能证实物质波的存在,B项错;只有C项正确。,答案：,C,课堂练习1、下列关于德布罗意波的认识正确的是(),11,新知讲解,三、量子力学的建立,情境探究,如图甲,质子束被加速到接近光速;如图乙,中子星是质量、密度非常大的星体。请思考:,(1)经典力学是否适用于质子束的运动规律?如何研究质子束的运动规律?,(2)经典力学是否适用于中子星表面的物理规律?如何研究中子星表面的物理规律?,新知讲解三、量子力学的建立情境探究,12,新知讲解,在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡利为代表的众多物理学家的共同努力下,描述微观世界行为的理论被逐步完善并最终完整地建立起来,它被称为,量子力学,。,普朗克黑体辐射理论,爱因斯坦光电效应理论,德布罗意物质波假说,康普顿散射理论,玻尔氢原子理论,普朗克常量,h,新知讲解在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡,13,量子力学能够描述微观粒子运动的规律性,量子力学能够描述微观粒子运动的规律性,“一步一重天，百步上云端”，人类探索自然的步伐不会停息，量子力学必将在这个征途上继续发挥巨大的基础性作用。,(1)经典力学是否适用于质子束的运动规律?如何研究质子束的运动规律?,解析：运动的物体才具有波动性,A项错;宏观物体由于动量太大,德布罗意波长太小,所以看不到它的干涉、衍射现象,但仍具有波动性,D项错;X光是波长极短的电磁波,是光子,它的衍射不能证实物质波的存在,B项错;只有C项正确。,1、下列关于德布罗意波的认识正确的是(),粒子的波动性和量子力学的建立,0 g,试求其德布罗意波长,我们能观察到羽毛球的波动性吗?,粒子的能量和动量p跟它所对应的波的频率和波长之间，遵从如下关系：,电子的衍射证实了物质波的假设是正确的,万有引力定律也适用于强相互作用力,推动了原子、分子物理和光学的发展。,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。,我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么，实物粒子是否也会同时具有波动性呢?,毫不夸张地说，在过去的近一百年中，量子力学极大地推动了人类的进步。,汤姆孙之子）利用电子束穿过晶体做了电子束的衍射实验。,而粒子物理学的发展又促进了天文学和宇宙学的研究。,粒子的能量和动量p跟它所对应的波的频率和波长之间，遵从如下关系：,推动了固体物理的发展。,量子力学的应用还有很多。,而粒子物理学的发展又促进了天文学和宇宙学的研究。,换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。,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。,新知讲解,四、量子力学的应用,量子力学的创立是物理学历史上的一次重要革命。它和相对论共同构成了20世纪以来物理学的基础。,推动了核物理和粒子物理的发展。人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个微观层次的物质结构。而粒子物理学的发展又促进了天文学和宇宙学的研究。,推动了原子、分子物理和光学的发展。人们认识了原子的结构,以及原子、分子和电磁场相互作用的方式。,推动了固体物理的发展。人们了解了固体中电子运行的规律,并弄清了为什么固体有导体、绝缘体和半导体之分。利用半导体的独特性质发明了晶体管等各类固态电子器件,并结合激光光刻技术制造了大规模集成电路,俗称“芯片”。,量子力学能够描述微观粒子运动的规律性新知讲解四、量子力学的应,14,新知讲解,量子力学的应用还有很多。毫不夸张地说，在过去的近一百年中，量子力学极大地推动了人类的进步。“一步一重天，百步上云端”，人类探索自然的步伐不会停息，量子力学必将在这个征途上继续发挥巨大的基础性作用。,1931,年,1931,年,1931,年,1931,年,1931,年,1931,年,1931,年,1931,年,电子显微镜,核磁共振,核反应堆,晶体管,原子钟,激光,发光二极管,信息存储技术,新知讲解量子力学的应用还有很多。毫不夸张地说，在过去的近一百,15,课堂练习,2、 (多选)关于经典力学、相对论与量子论的说法正确的是(),A.当物体的速度接近光速时,经典力学就不适用了,B.相对论和量子力学的出现,使经典力学失去了意义,C.量子力学能够描述微观粒子运动的规律性,D.万有引力定律也适用于强相互作用力,解析：,经典力学只适用于低速宏观的物体,故A正确;相对论和量子力学的出现,并没有否定经典力学,只是说经典力学有一定的适用范围,故B错误;量子力学描述了微观粒子运动的规律性,故C正确;万有引力定律对于强相互作用力是不适用的,故D错误。,AC,课堂练习2、 (多选)关于经典力学、相对论与量子论的说法正确,16,