德布罗意波

物理·选修3－5(粤教版)

第五节德布罗意波

1．(双选)下列说法正确的是()

A．牛顿运动定律适用于一切实物粒子的运动

B．牛顿运动定律适用于一切宏观物体的运动

C．牛顿运动定律仅适用于宏观物体的低速运动

D．研究微观粒子的运动规律应用量子力学

解析：牛顿运动定律是在宏观物体低速运动的情况下总结出来的规律，它不适用于微观粒子的高速运动．

答案：CD

2．(双选)关于德布罗意波，正确的解释是()

A．运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波

B．微观粒子都有一种波和它对应，这就是物质波

C．德布罗意波是概率波，与机械波性质相同

D．宏观物体运动时，它的物质波长太短，很难观察到它的波动性

解析：德布罗意波是概率波，以子弹为例，并不是说子弹沿波浪形轨道前进，故与机械波性质不相同，C错．

答案：AD

3．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大到2v，则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)() A．变为原来波长的一半

B．保持不变

C ．变为原来波长的 2

D ．变为原来波长的两倍

解析：由物质波波长公式λ＝h p ＝h m v 可知选项A 对．

答案：A

4. (双选)关于物质波，下列认识错误的是( )

A ．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫做物质波

B ．X 射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的

C ．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的

D ．宏观物体尽管可以看作为物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象

解析：据德布罗意物质波理论，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫做物质波，故A 选项正确；由于X 射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X 射线的衍射现象，并不能证实物质波理论的正确性，故B 选项错误，电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C 选项正确；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的、无规律的，但大量电子穿过铝箔后所落的位置呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D 错误．

答案：BD

5．下列说法正确的是( )

A．物质波属于机械波

B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性

C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波

D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性

解析：物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波不同；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，故只有选项C正确．

答案：C

6．(双选)关于不确定性关系Δx·Δp≥h

4p有以下几种理解，其中正

确的是()

A．微观粒子的动量不可能确定

B．微观粒子的坐标不可能确定

C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定

D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子

解析：不确定性关系ΔxΔp≥h

4p

表示确定位置、动量的精度互相

制约，此长彼消，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小．故不能同时准确确定粒子的动量和坐标，不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微．

答案：CD

7．若某个质子的动能与某个氦核的动能相等，则这两个粒子的德布罗意波长之比( )

A ．12

B ．21

C ．14

D ．41

解析：由p ＝m v ＝2mE k 和λ＝h p 可求

又质子和氦核的质量是1 ：4，动量之比为1 ：2，则波长之比为2 ：1.

答案：B

8．(双选)根据物质波理论，以下说法中正确的是( )

A ．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性

B ．宏观物体和微观粒子都具有波动性

C ．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长

D ．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显

解析：由物质波理论可知，一切物质都有波动性，故A 错，B

对．由λ＝h p ＝h m v 可知C 错，D 对．

答案：BD

9．电子的质量m ＝9.1×10－31 kg ，电子所带电荷量e ＝1.6×10－19 C ．求电子在经150 V 电压加速后得到的电子射线的波长．

解析：设电子在加速电场中被加速后获得速度v ，

由能量守恒得eU ＝12m v 2， ∴v ＝ 2eU

m .

电子的动量p ＝m v ＝2meU .

所以电子射线的物质波波长为

λ＝h m v ＝ 6.63×10－34

2×9.1×10－31×1.6×10－19×150 m ≈1.0×10－10 m. 答案：1.0×10－10 m

德布罗意

德布罗意是法国著名理论物理学家.1929年诺贝尔物理学奖获得者、波动力学的创始人、物质波理论的创立者、量子力学的奠基人之一．

德布罗意之前，人们对自然界的认识，只局限于两种基本的物质类型：实物和场．前者由原子、电子等粒子构成，磁场、引力场则属于后者．但是，许多实验结果之间出现了难以解释的矛盾．物理学家们相信，这些表面上的矛盾，势必有其深刻的根源.1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，人们对于光子建立起来的两个关系式会不会也适用于实物粒子．如果成立的话，实物粒子也同样具有波动性．为了证实这一设想，1923年，德布罗意提出了做电子衍射实验的设想.1924年，他又提出用电子在晶体上做衍射实验的想法.1927年，戴维孙和革末用实验证实了电子具有波动性，不久，G.P.汤姆孙与戴维孙完成了电子在晶体上的衍射实验．此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性．德布罗意的设想最终都