6.3 波粒二象性 預(yù)習(xí)案 高二物理教科版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

6.3波粒二象性——高二物理教科版（2019）選擇性必修第三冊(cè)課前導(dǎo)學(xué)1.認(rèn)識(shí)光的波粒二象性，知道實(shí)物粒子具有波粒二象性，掌握物質(zhì)波的概念。2.通過電子衍射實(shí)驗(yàn)觀察電子的波動(dòng)性。3.量子力學(xué)的建立和量子力學(xué)的應(yīng)用重、難點(diǎn)光的波粒二象性、物質(zhì)波的理解，并熟悉德布羅意波長公式。一、光的波粒二象性1.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)說明：當(dāng)光很弱時(shí)，光是作為一個(gè)個(gè)粒子落在感光底片上的，顯示出了光的①________性；當(dāng)光很強(qiáng)時(shí)，光與感光底片量子化的作用積累起來形成明暗相間的條紋，顯示出了光的②________性2.光具有③________________，是波動(dòng)性和粒子性的統(tǒng)一3.光子的能量：④________，光子的動(dòng)量⑤________。兩式揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的聯(lián)系二、德布羅意物質(zhì)波假說實(shí)物粒子波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)證實(shí)概率波與經(jīng)典波的差異1.德布羅意的假說：實(shí)物粒子像光子一樣，也具有⑥________________，可以引入波長、頻率的概念，并且有如下關(guān)系式：⑦_(dá)_______、________2.物質(zhì)波：與粒子相對(duì)應(yīng)的波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波，關(guān)系式中的波長稱為德布羅意波長.3.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)證實(shí)（1）實(shí)驗(yàn)探究思路⑧________、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，那么它在一定條件下也能發(fā)生干涉和衍射.（2）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證戴維孫、革末和G.P.湯姆孫做了電子衍射實(shí)驗(yàn)及其衍射圖樣，證實(shí)了⑨________的波動(dòng)性.4.概率波與經(jīng)典波的差異（1）物質(zhì)波既不是機(jī)械波，也不是電磁波.（2）物質(zhì)波是一種⑩________

參考答案①粒子②波動(dòng)③波粒二象性④⑤⑥波粒二象性⑦、⑧干涉⑨電子⑩概率波1.關(guān)于光的波粒二象性，下列說法正確的是()A.康普頓效應(yīng)揭示了光具有波動(dòng)性B.個(gè)別光子只有粒子性，大量光子的作用效果才表現(xiàn)為波動(dòng)性C.動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子，電子的動(dòng)量小，波長也短D.光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性，光的波長越短，其粒子性越顯著2.新冠病毒的尺寸約為100nm，我們無法用可見光捕捉病毒的照片.科學(xué)家用電子顯微鏡(即加速電場(chǎng)中的電子，使其表現(xiàn)為波長遠(yuǎn)小于可見光的波)，終于捕捉到了它的圖像.已知電子的質(zhì)量為，電子的電荷量為，普朗克常量為，不考慮相對(duì)論效應(yīng)，則()A.電子顯微鏡的分辨率非常高，是由于電子的德布羅意波長非常長B.電子顯微鏡的分辨率與加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則分辨率越低C.若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，不能拍攝到新冠病毒的圖像D.德布羅意波長為0.2nm的電子，可由靜止電子通過約37.7V的電壓加速得到3.（多選）以下關(guān)于物質(zhì)波的說法中正確的是()A.實(shí)物粒子與光子都具有波粒二象性，故實(shí)物粒子與光子是本質(zhì)相同的物體B.一切運(yùn)動(dòng)的物體都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系C.電子的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D.實(shí)物粒子的動(dòng)量越大，其波動(dòng)性越明顯，越容易觀察4.（多選）著名物理學(xué)家湯姆孫曾在實(shí)驗(yàn)中讓電子束經(jīng)過電場(chǎng)加速后通過多晶薄膜，得到了如圖所示的衍射圖樣，已知電子質(zhì)量為，加速后電子速度，普朗克常量，則()A.該圖樣說明了電子具有粒子性B.該實(shí)驗(yàn)中電子的德布羅意波長約為1.5nmC.加速電壓越大，電子的物質(zhì)波波長越長D.使用電子束工作的電子顯微鏡中，加速電壓越大，分辨本領(lǐng)越強(qiáng)

答案以及解析1.答案：D解析：康普頓效應(yīng)揭示了光具有粒子性，故A錯(cuò)誤；光既有波動(dòng)性又有粒子性，個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性，大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性，故B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系可知，動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子，電子的動(dòng)量小，根據(jù)波長公式可知，電子的波長長，故C錯(cuò)誤；光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性，光的波長越短，則頻率越高，光子能量越大，其粒子性越顯著，故D正確.2.答案：D解析：影響電子顯微鏡分辨率的直接因素是光源的波長，波長越短，加速電壓越高，分辨率越高，故A、B錯(cuò)誤；相同動(dòng)能的質(zhì)子和電子，根據(jù)，聯(lián)立解得，因?yàn)橘|(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，所以質(zhì)子的波長小于電子的波長，波長越短，分辨率越高，所以能拍攝到新冠病毒的圖像，故C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得，電子的動(dòng)量，聯(lián)立解得，代入數(shù)據(jù)得，故D正確.3.答案：BC解析：實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，但實(shí)物粒子與光子不是本質(zhì)相同的物體，故A錯(cuò)誤；無論是大到太陽、地球，還是小到電子、質(zhì)子，都與一種波相對(duì)應(yīng)，這就是物質(zhì)波，故B正確；電子的衍射證實(shí)了電子的波動(dòng)性，即證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確，故C正確；根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波公式，可知粒子的動(dòng)量越小，波長越長，其波動(dòng)性越明顯，越容易觀察，故D錯(cuò)誤.4.答案：BD解析：題圖為電子束通過多晶薄膜的衍射圖樣，衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以該圖樣說明了電子具有波動(dòng)