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1、,实物是粒子还是波,陕西三原中学-ZHSHZH,物质,实物,场,质子,电子,电场,磁场,光是传播着的电磁场,实物粒子是否会在一定条件下表现出波动性？,1924年法国物理学家德布罗意在他的博士论文中大胆的提出：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，其波长是：,德布罗意,物体的动量,普朗克常量,物体的波长,人们把这种波叫做物质波，也叫德布罗意波,德布洛意波,案例分析P.41,【案例】一只质量为450g的足球的速度为10m/s的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子通过电压为100V的加速电场。是分别计算它们的德布洛意波长。,答案：1.4710-34m,1.210-
2、10m,【提问】足球（宏观物体）的德布洛意波长与电子（微观粒子）的波长相比，有什么特点？它们的波长与可见光相比又怎么样？能够用用我们做单缝衍射实验的单缝观察到它们的衍射现象吗？,宏观物体的德布罗意波的波长比微观粒子的波长小的多，很难观察到它们的波动性。但是微观粒子的情形完全不同，其波长为10-10m，与晶体中晶格大小的数量级相当。早在1923年，思维敏锐的德布洛意就预言：“从很小的孔穿过的电子束能够呈现衍射现象，这或许就是 人们能借以寻找关于我们想法 的实验证据的方向。”,1927年，美国和英国物理学家利用观察“电子束照射到晶体晶格上发生的衍射现象”证实了德布罗意的假设。,学生阅读:（P.41
3、最后一行到P.42中间）,实验事故导致的 重大发现,1、美国物理学家戴维孙及其合作者革末发现电子衍射的故事。2、英国物理学家G.P.汤姆孙的电子衍射实验的方法。方法简便，效果明显。3、戴维孙和G.P.汤姆孙因此而分享了1937年的诺贝尔物理学奖。,物质波也是概率波，光子和实物粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的,宏观质点的运动情况,遵从经典力学规律,微观粒子的运动情况,遵从概率统计规律,物质波，又一种概率波,学生观察：课本P.42 电子通过金箔的衍射图样。物理学家海观察到了中子，甚至氢、氮等原子的衍射图样。,电子通过金箔的衍射图样,德布洛意理论的意义与量子力学的诞生,德布洛意理论是物理学史上
4、又一次伟大的综合，他揭示了物质世界的普遍属性，启示人们在对电子这类微观粒子进行研究时，不能再局限在经典物理学的框架内，从而为量子力学的建立奠定了坚实的基础。1923年奥地利物理学家薛定谔接受并发展了德布洛意的思想，建立了波动力学。1925年德国物理学家海森伯则发展了玻尔的原子理论，建立了矩阵力学。不久薛定谔证明矩阵力学和波动力学在数学上是等价的，人们将这两种理论通称为量子力学。,不确定关系,经典物理学用物体的位置和速度来描述它的运动状态，用适当的仪器可以同时精确地测定这两个物理量。,微观世界中，我们能否同时精确地测定的位置和速度呢？,1927年，德国物理学家海森伯提出：在测定微观粒子的位置和动
5、量这些物理量时，总存在一种不确定性。,以电子单缝衍射为例分析说明,x B C p d O y A D,分析说明,我们不能确定电子从缝的哪一点通过，故在x方向位置的不确定量xd。电子打在屏上的位置也不确定，概率波描述的正是这种不确定性。这对应于电子通过单缝后在x方向上的动量具有不确定性，其不确定量为px,。单缝衍射的结果告诉我们：d越大，衍射条纹越宽，间距越大。显然，位置的不确定量xd越小，动量不确定量为px越大。海森伯通过理论分析和数学推导得到：,著名的不确定关系：,位置和动量的不确定关系,时间和能量的不确定关系,可推导,经典力学中，我们用质点的位置和动量来描述它的运动状态；量子力学中，不确定
6、关系告诉我们，在微观世界我们不可能同时准确地得知一个粒子的位置和动量，因此也就不能同时用这两个量来描述它的运动,量子力学中，用“概率波”来描述微观粒子的运动规律。进一步用概率这个概念来描述微观粒子在某处出现的几率大小。,例如，当氢原子处于不同的能级时，电子在各处出现的概率是不一样的。事实表明：量子力学的研究结论与实际符合的很好。,如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象的称做电子云。有电子云的形状及各处点子的疏密，人们就可以知道微观粒子的运动情况了。,氢原子的电子云,布置作业,P.44 家庭作业与活动：课外练习P.45 第二章家庭作业与活动 课外作业,再见！,1有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。2一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。3生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。4读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。5最聪明的人是最不愿浪费时间的人。6不要因为怕被玫瑰的刺伤到你，就不敢去摘玫瑰。7大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。8命运把人抛入最低谷时，往往是人生转折的最佳期。谁若自怨自艾，必会坐失良机！,
