2019-2020学年鲁科版选修3-55.3实物粒子的波粒二象性 5.4“基本粒子”与恒星演化 第1课时 学案
2019-2020学年鲁科版选修3-55.3实物粒子的波粒二象性  5.4“基本粒子”与恒星演化  第1课时   学案第2页

1.宇宙大爆炸至今,经历了至少150亿年;在大爆炸初期宇宙发生了巨大的变化,大宇宙的演化与微小的基本粒子紧密地联系在一起了.

2.在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子,随后经过强子时期,轻子时期,质子和中子结合成氢、氦、锂和氘时期.

一、对物质波的理解

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.物质波波长的计算公式为λ=,频率公式为ν=.

3.德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广,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.

例1 下列关于德布罗意波的认识,正确的解释是(  )

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

答案 C

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.

例2 如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动,则它们的德布罗意波的波长分别是多大?(中子的质量为1.67×10-27 kg,普朗克常量为6.63×10-34 J·s)

答案 4.0×10-10 m 6.63×10-35 m

解析 中子的动量为p1=m1v

子弹的动量为p2=m2v

据λ=知中子和子弹的德布罗意波长分别为

λ1=,λ2=

联立以上各式解得λ1=,λ2=

将m1=1.67×10-27 kg,v=103 m/s

h=6.63×10-34 J·s,

m2=1.0×10-2 kg

代入上面两式可解得

λ1≈4.0×10-10 m,λ2=6.63×10-35 m

借题发挥 (1)人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性.对于这些粒子,德布罗意给出的ν=和λ=关系同样正确.

(2)宏观物体的质量比微观粒子大得多,运动时的动量很大,对应的德布罗意波的波长就很小,根本无法观察到它的波动性.