高中物理第十七章波粒二象性17.3粒子的波動(dòng)性課件新人教版

3粒子的波動(dòng)性1.了解光的波粒二象性,并了解其對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系。2.知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,了解物質(zhì)波的概念。一二三一、光的波粒二象性1.光的本性:光能夠發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象,說明光具有波動(dòng)性;光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性。即光具有波粒二象性。2.光子的能量和動(dòng)量。光子的能量表達(dá)式:ε=hν。一二三二、粒子的波動(dòng)性1.德布羅意波:任何一種實(shí)物粒子都有一種波與它相對(duì)應(yīng),這種波被稱為德布羅意波,也叫物質(zhì)波。2.物質(zhì)波的波長(zhǎng)和頻率。一二三三、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1.1927年戴維孫和G.P.湯姆孫分別做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn),從而證實(shí)了電子的波動(dòng)性。2.電子束穿過鋁箔發(fā)生的衍射現(xiàn)象,說明了電子具有波動(dòng)性,即電子也具有波粒二象性。3.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4.宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子大得多,運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)量很大,對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)很小,根本無法觀察到它的波動(dòng)性。一二三湖面上的水波是物質(zhì)波嗎?提示：湖面上的水波是機(jī)械波,機(jī)械波不是物質(zhì)波。一二三一、光本性學(xué)說的發(fā)展簡(jiǎn)史

一二三二、對(duì)光的波粒二象性的理解

一二三一二三一二三三、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)太小的緣故。2.德布羅意假說是光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。3.德布羅意波是一種概率波,粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配,不要以宏觀觀念中的波來理解德布羅意波。類型一類型二類型三對(duì)光的波粒二象性的理解

【例題1】

下列有關(guān)光的波粒二象性的說法正確的是(

)A.有的光是波,有的光是粒子B.光子與電子是同樣的一種粒子C.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),其波動(dòng)性越顯著;波長(zhǎng)越短,其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往顯示出粒子性類型一類型二類型三解析：一切光都具有波粒二象性,光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動(dòng)性,有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性,所以,不能說有的光是波,有的光是粒子。雖然光子與電子都是微觀粒子,都具有波粒二象性,但電子是實(shí)物粒子,有靜止質(zhì)量,光子不是實(shí)物粒子,沒有靜止質(zhì)量,電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì),光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì),所以,不能說光子與電子是同樣一種粒子。光的波粒二象性的理論和實(shí)驗(yàn)表明,大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性,個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性。光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射性越好,即波動(dòng)性越顯著,光的波長(zhǎng)越短,其光子能量越大,個(gè)別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng),所以其粒子性就很顯著。故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。答案：C類型一類型二類型三題后反思(1)光具有波粒二象性,電子是實(shí)物粒子。(2)光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),波動(dòng)性越強(qiáng),波長(zhǎng)越短,粒子性越強(qiáng)。(3)少量光子易顯示出粒子性,大量光子易顯示出波動(dòng)性。類型一類型二類型三對(duì)物質(zhì)波的理解

【例題2】

(多選)關(guān)于物質(zhì)波,下列認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是(

)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成物質(zhì)波,但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象類型一類型二類型三解析：根據(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,可見,選項(xiàng)A是正確的;由于X射線本身就是一種波,而不是實(shí)物粒子,故X射線的衍射現(xiàn)象并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性,即選項(xiàng)B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,故選項(xiàng)C是正確的;由電子穿過鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知,少量電子穿過鋁箔后所落位置是散亂的,無規(guī)律的,但大量電子穿過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。綜合以上分析知,本題應(yīng)選B、D。答案：BD類型一類型二類型三題后反思(1)物質(zhì)波理論上是說任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體(如實(shí)物粒子等)都具有波動(dòng)性,即其行為服從波動(dòng)規(guī)律。(2)物質(zhì)波理論告訴我們,任何微觀粒子都既具有粒子性又具有波動(dòng)性,即與光一樣,也具有波粒二象性。波粒二象性是光子、電子、質(zhì)子等微觀粒子都具有的基本屬性。類型一類型二類型三物質(zhì)波的計(jì)算

【例題3】

如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10g的子彈都以103

m/s的速度運(yùn)動(dòng),則它們的德布羅意波的波長(zhǎng)分別是多少?(中子的質(zhì)量為1.67×10-27

kg,h=6.63×10-34

J·s)點(diǎn)撥：熟記物質(zhì)波(或德布羅意波)的波長(zhǎng)公式并理解公