2020-2021學年度人教版選修3-5粒子的波動性(共30張PPT)

2023/5/272020—2021學年度人教版選修3-5粒子的波動性（共30張PPT)圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射增透膜薄膜干涉鏡面檢測光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光確實是一種波愛因斯坦康普頓光電效應以及康普頓效應等無可辯駁的證實了光是一種粒子．光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性頻率低波長長的光波動性較明顯頻率高波長短的光粒子性較明顯光具有波粒二象性當我們用很弱的光做雙縫干涉實驗時，將感光膠片放在屏的位置上，會看到什么樣的照片呢？為什么會有這種現(xiàn)象？短長曝光時間結論1、這張照片清晰的顯示了光的粒子性．2、光子落在某些條形區(qū)域內的可能性較大（干涉加強區(qū)），說明光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動規(guī)律進行解釋．光波是一種概率波，概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性．伽爾頓板實驗——表明單個小球下落的位置是不確定的,但是它落在中間狹槽的可能性要大一些，即小球落在中間的概率較大．光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性，由于微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，而我們的經驗僅局限于宏觀物體的運動．在生活中找不到一個既具有粒子性、又具有波動性的物理模型幫助我們研究光子的規(guī)律．氣體分子熱運動時電流光的波動性光的粒子性我們在思考物理概念或物理規(guī)律時，往往建立新的模型隨著人類認識的范圍不斷擴大，不可能直接感知的事物出現(xiàn)在我們的眼前，需要我們建立新的模型，提出新的理論來進行研究，對于一種模型，只要能與實驗結果一致，它就能在一定范圍內表示所研究對象的規(guī)律．光的波粒二象性惠更斯波動說牛頓的微粒說麥克斯韋光的電磁說愛恩斯坦光子說光本性認識1．光子既不是經典的波（惠更斯波），也不是經典的粒子（牛頓彈性球）。光是客觀世界物質形式之一。

注：光的波粒二象性最好地反映了自然科學中的矛盾統(tǒng)一性，對立依存的唯物辯證思想和奇異和諧美。由此使人類對微觀世界的認識大步向前。光的波粒二象性的理解：光波有一定的頻率和波長，光子有一定的能量和動量，是個矛盾對立的統(tǒng)一體，彼此含有對方的成份，共存于光的統(tǒng)一體中。Ｅ＝ｈυ＝ｈｃ／λ，ｐ＝ｈυ／ｃ＝ｈ／λ。光的波粒二象性A、光在傳播過程中波動性顯著，光在與物質作用時粒子性表現(xiàn)顯著。B、大量光子產生的效果顯示出波動性，個別光子產生的效果則顯示出粒子性。C、頻率越低的光，波動性越A顯著，頻率越高的光，粒子性越顯著。2、在一定條件下波動性顯著，在另一條件下粒子性顯著，即我們觀察到這對矛盾的主要方面。二、德布羅意的物質波德布羅意(duedeBroglie,1892-1960)德布羅意原來學習歷史，后來改學理論物理學。他善于用歷史的觀點，用對比的方法分析問題。1923年，德布羅意試圖把粒子性和波動性統(tǒng)一起來。1924年，在博士論文《關于量子理論的研究》中提出德布羅意波,同時提出用電子在晶體上作衍射實驗的想法。愛因斯坦覺察到德布羅意物質波思想的重大意義，譽之為“揭開一幅大幕的一角”。法國物理學家，1929年諾貝爾物理學獎獲得者，波動力學的創(chuàng)始人，量子力學的奠基人之一。能量為E、動量為p的粒子與頻率為v、波長為的波相聯(lián)系，并遵從以下關系：E=mc2=hv

這種和實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波(物質波或概率波),其波長稱為德布羅意波長。一切實物粒子都有波動性

后來，大量實驗都證實了：質子、中子和原子、分子等實物微觀粒子都具有波動性，并都滿足德布洛意關系。一顆子彈、一個足球有沒有波動性呢？質量m=0.01kg，速度v=300m/s的子彈的德布洛意波長為計算結果表明，子彈的波長小到實驗難以測量的程度。所以，宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性。由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運動著的物體上去，得出物質波（德布羅意波）的概念：任何一個運動著的物體都有一種波與它對應，該波的波長λ=?！纠?】試估算一個中學生在跑百米時的德布羅意波的波長。解：估計一個中學生的質量m≈50kg，百米跑時速度v≈7m/s，則由計算結果看出，宏觀物體的物質波波長非常小，所以很難表現(xiàn)出其波動性?！纠?】(1)電子動能Ek=100eV；(2)子彈動量p=6.63×106kg.m.s-1,求德布羅意波長。解(1)因電子動能較小，速度較小，可用非相對論公式求解。=1.23?(2)子彈:h=6.63×10-34=1.0×10-40m可見，只有微觀粒子的波動性較顯著；而宏觀粒子(如子彈)的波動性根本測不出來。一個質量為m的實物粒子以速率v運動時，即具有以能量E和動量P所描述的粒子性，同時也具有以頻率n和波長l所描述的波動性。德布羅意關系如速度v=5.0102m/s飛行的子彈，質量為m=10-2Kg，對應的德布羅意波長為：如電子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s,對應的德布羅意波長為：太小測不到！X射線波段2、戴維遜－革末實驗1927年，Davisson和Germer進行了電子衍射實驗。（該實驗榮獲1937年Nobel物理學獎）戴維遜--革末實驗電子衍射實驗電子束垂直入射到鎳單晶的水平面上，在散射方向上探測到一個強度極大。（可用晶體對X射線的衍射方法來分析）L.V.德布羅意電子波動性的理論研究1929諾貝爾物理學獎C.J.戴維孫通過實驗發(fā)現(xiàn)晶體對電子的衍射作用1937諾貝爾物理學獎X射線經晶體的衍射圖電子射線經晶體的衍射圖類似的實驗：

1927年，湯姆遜電子衍射實驗1960年，C