2018-2019版高中物理 第2章 波和粒子 2.4 實(shí)物是粒子還是波學(xué)案 滬科版選修3-5.docx
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2.4 實(shí)物是粒子還是波 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,知道什么是物質(zhì)波.2.了解物質(zhì)波也是一種概率波.3.初步了解不確定關(guān)系. 一、德布羅意波 [導(dǎo)學(xué)探究] 德布羅意認(rèn)為任何運(yùn)動(dòng)著的物體均具有波動(dòng)性,可是我們觀察運(yùn)動(dòng)著的汽車(chē),并未感覺(jué)到它的波動(dòng)性,你如何理解該問(wèn)題? 答案 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,宏觀物體(汽車(chē))也存在波動(dòng)性,只是因?yàn)楹暧^物體質(zhì)量大,動(dòng)量大,波長(zhǎng)短,難以觀測(cè). [知識(shí)梳理] 對(duì)物質(zhì)波的認(rèn)識(shí) 1.粒子的波動(dòng)性 (1)任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,都有一種波與之相伴隨,這種波稱(chēng)為物質(zhì)波,也叫德布羅意波. (2)物質(zhì)波波長(zhǎng)、頻率的計(jì)算公式為λ=,ν=. (3)我們之所以看不到宏觀物體的波動(dòng)性,是因?yàn)楹暧^物體的動(dòng)量太大,德布羅意波長(zhǎng)太小的緣故. 2.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (1)實(shí)驗(yàn)探究思路:干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象,如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,則在一定條件下,也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象. (2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:1927年戴維孫和湯姆生分別利用晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn),得到了電子的衍射圖樣,證實(shí)了電子的波動(dòng)性. (3)說(shuō)明 ①人們陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動(dòng)性,對(duì)于這些粒子,德布羅意給出的ν=和λ=關(guān)系同樣正確. ②物質(zhì)波也是一種概率波. [即學(xué)即用] 判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)一切宏觀物體都伴隨一種波,即物質(zhì)波.( ) (2)湖面上的水波就是物質(zhì)波.( ) (3)電子的衍射現(xiàn)象證實(shí)了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性.( √ ) 二、不確定關(guān)系 [導(dǎo)學(xué)探究] 1.如果光子是經(jīng)典的粒子,它在從光源飛出后應(yīng)該做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),它在屏上的落點(diǎn)應(yīng)該在縫的投影之內(nèi),即屏上亮條紋寬度與縫寬相同.但是實(shí)際上,它到達(dá)屏上的位置超出了單縫投影的范圍,形成了中間寬、兩側(cè)窄、明暗相間的衍射條紋,如圖1所示. 圖1 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)是否遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律?能否用經(jīng)典物理學(xué)的方法準(zhǔn)確確定粒子到達(dá)屏上的位置和動(dòng)量? 答案 按照牛頓運(yùn)動(dòng)定律,如果光子是經(jīng)典的粒子,光在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受力,光子應(yīng)該做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).而由光的衍射可知,光子運(yùn)動(dòng)并不遵從牛頓運(yùn)動(dòng)定律,即對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng),不能用經(jīng)典物理學(xué)的方法確定其位置及動(dòng)量. 2.單縫衍射時(shí),屏上各點(diǎn)的亮度反映了粒子到達(dá)這點(diǎn)的概率.圖2是粒子到達(dá)屏上的概率在坐標(biāo)系中的表示. 圖2 (1)如果狹縫變窄,粒子的衍射圖樣中,中央亮條紋變寬.這說(shuō)明當(dāng)粒子的位置不確定量減小時(shí),動(dòng)量的不確定量如何變化? (2)通過(guò)狹縫后,單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)情況能否預(yù)知?粒子出現(xiàn)在屏上的位置遵循什么規(guī)律? (3)粒子位置的不確定量Δx與動(dòng)量的不確定量Δp有什么關(guān)系? 答案 (1)變大 (2)不能 粒子出現(xiàn)在屏上的位置遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律 (3)遵循不確定性關(guān)系:ΔxΔp≥ [知識(shí)梳理] 1.定義:在經(jīng)典物理學(xué)中,可以同時(shí)用質(zhì)點(diǎn)的位置和動(dòng)量精確描述它的運(yùn)動(dòng),在微觀物理學(xué)中,要同時(shí)測(cè)出微觀粒子的位置和動(dòng)量是不太可能的,這種關(guān)系叫不確定關(guān)系. 2.表達(dá)式:ΔxΔpx≥. 其中以Δx表示粒子位置的不確定量,以Δpx表示粒子在x方向上的動(dòng)量的不確定量,h是普朗克常量. 3.微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本特征:不再遵守牛頓運(yùn)動(dòng)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(lái)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(guò)概率做統(tǒng)計(jì)性的描述. 一、對(duì)德布羅意波的理解 1.任何物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽(yáng)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(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)太小. 2.物質(zhì)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,不能以宏觀觀點(diǎn)中的波來(lái)理解德布羅意波. 3.德布羅意假說(shuō)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(duì)應(yīng)的波是電磁波,與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是物質(zhì)波. 例1 (多選)關(guān)于物質(zhì)波,下列認(rèn)識(shí)中正確的是( ) 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(xiàn)的衍射實(shí)驗(yàn),證實(shí)了物質(zhì)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做物質(zhì)波,但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象 答案 AC 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(yáng),都有一種波與之相對(duì)應(yīng),這種波就叫物質(zhì)波,A選項(xiàng)正確;由于X射線(xiàn)本身就是一種波,而不是實(shí)物粒子,故X射線(xiàn)的衍射現(xiàn)象并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性,即B選項(xiàng)錯(cuò)誤;電子是一種實(shí)物粒子,電子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動(dòng)著的實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,故C選項(xiàng)正確;由電子穿過(guò)鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知,少量電子穿過(guò)鋁箔后所落位置是散亂的,無(wú)規(guī)律的,但大量電子穿過(guò)鋁箔后落的位置則呈現(xiàn)出衍射圖樣,即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動(dòng)性,干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象,只要是波,都會(huì)發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 例2 質(zhì)量為10g、速度為300m/s在空中飛行的子彈,其德布羅意波長(zhǎng)是多少?為什么我們無(wú)法觀察到其波動(dòng)性? 答案 2.2110-34m 由于子彈的德布羅意波長(zhǎng)極短,無(wú)法觀察到其波動(dòng)性 解析 由德布羅意波長(zhǎng)公式可得 λ==m=2.2110-34m. 因子彈的德布羅意波長(zhǎng)極短,故無(wú)法觀察到其波動(dòng)性. 針對(duì)訓(xùn)練 (多選)下列說(shuō)法中正確的是( ) A.物質(zhì)波也叫德布羅意波 B.物質(zhì)波也是概率波 C.光波是一種概率波 D.光波也是物質(zhì)波 答案 ABC 解析 物質(zhì)波,又稱(chēng)德布羅意波,是概率波,指空間中某點(diǎn)某時(shí)刻可能出現(xiàn)的幾率,其中概率的大小受波動(dòng)規(guī)律的支配,故A、B正確.光波具有波粒二象性,波動(dòng)性表明光波是一種概率波,故C正確.由于光子的特殊性,其靜止質(zhì)量為零,所以光不是物質(zhì)波,故D錯(cuò)誤. 德布羅意波長(zhǎng)的計(jì)算 1.首先計(jì)算物體的速度,再計(jì)算其動(dòng)量.如果知道物體動(dòng)能也可以直接用p=計(jì)算其動(dòng)量. 2.再根據(jù)λ=計(jì)算德布羅意波長(zhǎng). 3.需要注意的是:德布羅意波長(zhǎng)一般都很短,比一般的光波波長(zhǎng)還要短,可以根據(jù)結(jié)果的數(shù)量級(jí)大致判斷結(jié)果是否合理. 二、對(duì)不確定關(guān)系的理解 1.粒子位置的不確定性:?jiǎn)慰p衍射現(xiàn)象中,入射的粒子有確定的動(dòng)量,但它們經(jīng)過(guò)狹縫后可以處于任何位置,也就是說(shuō),粒子的位置是完全不確定的. 2.粒子動(dòng)量的不確定性: (1)微觀粒子具有波動(dòng)性,會(huì)發(fā)生衍射.大部分粒子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動(dòng),而在經(jīng)過(guò)狹縫之后,有些粒子跑到投影位置以外.這些粒子具有與其原來(lái)運(yùn)動(dòng)方向垂直的動(dòng)量. (2)由于哪個(gè)粒子到達(dá)屏上的哪個(gè)位置是完全隨機(jī)的,所以粒子在垂直方向上的動(dòng)量也具有不確定性,不確定量的大小可以由中央亮條紋的寬度來(lái)衡量. 3.位置和動(dòng)量的不確定性關(guān)系:ΔxΔp≥. 由ΔxΔp≥可以知道,在微觀領(lǐng)域,要準(zhǔn)確地確定粒子的位置,動(dòng)量的不確定性就更大;反之,要準(zhǔn)確地確定粒子的動(dòng)量,那么位置的不確定性就更大. 4.微觀粒子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有特定的軌道:由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥可知,微觀粒子的位置和動(dòng)量是不能同時(shí)被確定的,這也就決定了不能用“軌跡”的觀點(diǎn)來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng). 例3 (多選)根據(jù)不確定性關(guān)系ΔxΔp≥,判斷下列說(shuō)法正確的是( ) A.采取辦法提高測(cè)量Δx精度時(shí),Δp的精度下降 B.采取辦法提高測(cè)量Δx精度時(shí),Δp的精度上升 C.Δx與Δp測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備有關(guān) D.Δx與Δp測(cè)量精度與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān) 答案 AD 解析 不確定性關(guān)系表明,無(wú)論采用什么方法試圖確定位置坐標(biāo)和相應(yīng)動(dòng)量中的一個(gè),必然引起另一個(gè)較大的不確定性,這樣的結(jié)果與測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法是否完備無(wú)關(guān),無(wú)論怎樣改善測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法,都不可能逾越不確定性關(guān)系所給出的限度.故A、D正確. 例4 已知=5.310-35Js,試求下列情況中速度測(cè)定的不確定量,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果,討論在宏觀和微觀世界中進(jìn)行測(cè)量的不同情況. (1)一個(gè)球的質(zhì)量m=1.0kg,測(cè)定其位置的不確定量為10-6m. (2)電子的質(zhì)量me=9.010-31kg,測(cè)定其位置的不確定量為10-10m. 答案 見(jiàn)解析 解析 (1)m=1.0kg, Δx1=10-6m, 由ΔxΔp≥,Δp=mΔv知 Δv1==m/s=5.310-29 m/s,這個(gè)速度不確定在宏觀世界中微不足道,可認(rèn)為球的速度是確定的,其運(yùn)動(dòng)遵從經(jīng)典物理學(xué)理論. (2)me=9.010-31kg,Δx2=10-10m Δv2==m/s≈5.89105 m/s,這個(gè)速度不確定量不可忽略,不能認(rèn)為原子中的電子具有確定的速度,其運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典物理學(xué)理論處理. 理解不確定性關(guān)系時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1.對(duì)球這樣的宏觀物體,不確定量是微不足道的,對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性沒(méi)有任何限制,但對(duì)微觀粒子卻是不可忽略的. 2.在微觀世界中,粒子質(zhì)量較小,不能同時(shí)精確地測(cè)出粒子的位置和動(dòng)量,也就不能準(zhǔn)確地把握粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài). 1.(物質(zhì)波的理解)下列說(shuō)法中正確的是( ) A.物質(zhì)波屬于機(jī)械波 B.只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性 C.德布羅意認(rèn)為任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體,小到電子、質(zhì)子、中子,大到行星、太陽(yáng)都有一種波與之相對(duì)應(yīng),這種波叫物質(zhì)波 D.宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí),看不到它的衍射和干涉現(xiàn)象,所以宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)不具有波動(dòng)性 答案 C 解析 任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體都具有波動(dòng)性,但因?yàn)楹暧^物體的德布羅意波長(zhǎng)很短,所以很難看到它的衍射和干涉現(xiàn)象,所以C項(xiàng)對(duì),B、D項(xiàng)錯(cuò);物質(zhì)波不同于宏觀意義上的波,故A項(xiàng)錯(cuò). 2.(物質(zhì)波的理解)1927年戴維孫和革末完成了電子衍射實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一.如圖3所示的是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖.下列說(shuō)法不正確的是( ) 圖3 A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的 C.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了光子具有波動(dòng)性 D.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性 答案 C 解析 該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的,實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方,不能說(shuō)明光子具有波動(dòng)性,故選C. 3.(物質(zhì)波的理解)(多選)電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配,對(duì)于氫原子的核外電子,下列說(shuō)法正確的是( ) A.氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢? B.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí),可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定它的軌道 C.電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒(méi)有意義的 D.電子軌道只不過(guò)是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置 答案 CD 解析 微觀粒子的波動(dòng)性是一種概率波,對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng),牛頓運(yùn)動(dòng)定律已經(jīng)不適用了,所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢?,電子的“軌道”其?shí)是沒(méi)意義的,電子軌道只不過(guò)是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置,綜上所述,C、D正確. 4.(不確定性關(guān)系的理解)(多選)關(guān)于不確定性關(guān)系ΔxΔp≥有以下幾種理解,正確的是( ) A.微觀粒子的動(dòng)量不可確定 B.微觀粒子的位置坐標(biāo)不可確定 C.微觀粒子的動(dòng)量和位置不可能同時(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 答案 CD 解析 不確定性關(guān)系表示位置、動(dòng)量的精度相互制約,此長(zhǎng)彼消,當(dāng)粒子的位置不確定性更小時(shí),粒子動(dòng)量的不確定性更大;反之亦然,故不能同時(shí)準(zhǔn)確確定粒子的位置和動(dòng)量,不確定性關(guān)系是自然界中的普遍規(guī)律,對(duì)微觀世界的影響顯著,對(duì)宏觀世界的影響可忽略,故C、D正確. 一、選擇題 考點(diǎn)一 物質(zhì)波的理解 1.關(guān)于物質(zhì)波,下列說(shuō)法正確的是( ) A.速度相等的電子和質(zhì)子,電子的波長(zhǎng)長(zhǎng) B.動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子,電子的波長(zhǎng)短 C.動(dòng)量相等的電子和中子,中子的波長(zhǎng)短 D.甲電子的速度是乙電子的3倍,甲電子的波長(zhǎng)也是乙電子的3倍 答案 A 解析 由λ=可知,動(dòng)量大的波長(zhǎng)短,電子與質(zhì)子的速度相等時(shí),電子動(dòng)量小,波長(zhǎng)長(zhǎng),A正確;電子與質(zhì)子動(dòng)能相等時(shí),由動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系p=可知,電子的動(dòng)量小,波長(zhǎng)長(zhǎng),B錯(cuò)誤;動(dòng)量相等的電子和中子,其波長(zhǎng)應(yīng)相等,C錯(cuò)誤;如果甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)小于光速,甲的速度是乙的3倍,甲的動(dòng)量也是乙的3倍,則甲的波長(zhǎng)應(yīng)是乙的,D錯(cuò)誤. 2.關(guān)于光子和運(yùn)動(dòng)著的電子,下列論述正確的是( ) A.光子和電子一樣都是實(shí)物粒子 B.光子能發(fā)生衍射現(xiàn)象,電子不能發(fā)生衍射現(xiàn)象 C.光子和電子都具有波粒二象性 D.光子具有波粒二象性,而電子只具有粒子性 答案 C 解析 物質(zhì)可分為兩大類(lèi):一是質(zhì)子、電子等實(shí)物;二是電場(chǎng)、磁場(chǎng)等,統(tǒng)稱(chēng)場(chǎng).光是傳播著的電磁場(chǎng).根據(jù)物質(zhì)波理論,一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波動(dòng)性,故光子和電子都具有波粒二象性.綜上所述,C選項(xiàng)正確. 3.利用金屬晶格(大小約10-10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣,方法是使電子通過(guò)電場(chǎng)加速后,讓電子束照射到金屬晶格上,從而得到電子的衍射圖樣.已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,初速度為0,加速電壓為U,普朗克常量為h,則下列說(shuō)法中不正確的是( ) A.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了電子具有波動(dòng)性 B.實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波長(zhǎng)為λ= C.加速電壓U越大,電子的衍射現(xiàn)象越不明顯 D.若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子,衍射現(xiàn)象將更加明顯 答案 D 解析 實(shí)驗(yàn)得到了電子的衍射圖樣,說(shuō)明電子這種實(shí)物粒子發(fā)生了衍射,說(shuō)明電子具有波動(dòng)性,故A正確;由動(dòng)能定理可得,eU=mv2-0,電子加速后的速度v=,電子德布羅意波的波長(zhǎng)λ====,故B正確;由電子的德布羅意波的波長(zhǎng)公式λ=可知,加速電壓U越大,電子德布羅意波的波長(zhǎng)越短,衍射現(xiàn)象越不明顯,故C正確;物體動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系是p=,由于質(zhì)子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量,所以動(dòng)能相同的質(zhì)子的動(dòng)量遠(yuǎn)大于電子的動(dòng)量,由λ=可知,相同動(dòng)能的質(zhì)子的德布羅意波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于電子德布羅意波的波長(zhǎng),波長(zhǎng)越小,衍射現(xiàn)象越不明顯,因此相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子,衍射現(xiàn)象將更加不明顯,故D錯(cuò)誤. 考點(diǎn)二 不確定性關(guān)系的理解 4.從衍射的規(guī)律可以知道,狹縫越窄,屏上中央亮條紋就越寬,由不確定性關(guān)系ΔxΔpx≥,判斷下列說(shuō)法正確的是( ) A.入射的粒子有確定的動(dòng)量,射到屏上粒子就有準(zhǔn)確的位置 B.狹縫的寬度變小了,因此粒子動(dòng)量的不確定量也變小了 C.更窄的狹縫可以更準(zhǔn)確地測(cè)得粒子的位置,但粒子動(dòng)量的不確定量卻更大了 D.可以同時(shí)確定粒子的位置和動(dòng)量 答案 C 解析 由ΔxΔpx≥知,狹縫變窄了,即Δx減小了,Δpx變大,即動(dòng)量的不確定量變大,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤. 5.(多選)以下說(shuō)法正確的是( ) A.微觀粒子不能用“軌道”觀點(diǎn)來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng) B.微觀粒子能用“軌道”觀點(diǎn)來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng) C.微觀粒子位置不能精確確定 D.微觀粒子位置能精確確定 答案 AC 解析 微觀粒子的動(dòng)量和位置是不能同時(shí)精確確定的,這也就決定不能用“軌道”的觀點(diǎn)來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)(軌道上運(yùn)動(dòng)的粒子在某時(shí)刻具有確定的位置和動(dòng)量),故A正確.由微觀粒子的波粒二象性可知微觀粒子位置不能精確確定,故C正確. 二、非選擇題 6.(物質(zhì)波的理解)如圖1所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置,從F上漂出來(lái)的熱電子可認(rèn)為初速度為零,所加的加速電壓U=104V,電子質(zhì)量為m=9.110-31kg.電子被加速后通過(guò)小孔K1和K2后入射到薄的金箔上,發(fā)生衍射現(xiàn)象,結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋.試計(jì)算電子的德布羅意波長(zhǎng).(普朗克常量h=6.6310-34Js,電子的電荷量e=1.610-19C) 圖1 答案 1.2310-11m 解析 電子在電場(chǎng)中加速eU=Ek=mv2,動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系p=,德布羅意波長(zhǎng)λ= 聯(lián)立得λ=,代入數(shù)據(jù)可得λ≈1.2310-11 m. 7.(不確定性關(guān)系的理解)如圖2所示為示波管示意圖,電子的加速電壓U=104V,打在熒光屏上電子的位置確定在0.1mm范圍內(nèi),可以認(rèn)為令人滿(mǎn)意,則電子的速度是否可以完全確定?是否可以用經(jīng)典力學(xué)來(lái)處理?電子質(zhì)量m=9.110-31 kg,普朗克常量h=6.6310-34Js,電子的電荷量e=1.610-19C. 圖2 答案 可以完全確定 可以用經(jīng)典力學(xué)來(lái)處理 解析 Δx=10-4m,由ΔxΔpx≥得,動(dòng)量的不確定量最小值Δpx≈510-31kgm/s,其速度不確定量最小值Δv≈0.55 m/s.mv2=eU=1.610-19104J=1.610-15J,v≈6107m/s,Δv遠(yuǎn)小于v,電子的速度可以完全確定,可以用經(jīng)典力學(xué)來(lái)處理.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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