《新设计物理选修3-5人教课改地区专用课件：主题三 3.1 波粒二象性3.1.3~3.1.5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理选修3-5人教课改地区专用课件：主题三 3.1 波粒二象性3.1.3~3.1.5（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 3 1 3 粒子的波动动性 3 1 4 概率波 3 1 5 不确定性关系 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 一 光的波粒二象性 1 19世纪纪初托马马斯 杨杨 菲涅耳 马吕马吕 斯等分别观别观 察到了光的 和 偏振现现象 2 19世纪纪60年代和80年代 麦克斯韦韦和赫兹兹先后从理论论上和实验实验 上确认认了光的 本质质 3 光电电效应应和康普顿顿效应应揭示了光的 干涉衍射 电磁波 粒子性 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 4 波动性 衍射 粒子性 光电效应 波动性 粒子性 波粒 二象性 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 5
2、光子的能量和动量 1 能量 2 动动量 p 6 意义 能量 和动动量p是描述物质质的 性的重要物理量 波长长 和频频率 是描述物 质质的 性的典型物理量 因此 和p 揭示了光的粒子性和波动动性 之间间的密切关系 h 粒子 波动h 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 思考判断 1 光的干涉 衍射 偏振现现象说说明光具有波动动性 2 光子数量越大 其粒子性越明显显 3 光具有粒子性 但光子又不同于宏观观观观 念的粒子 答案 1 2 3 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 二 粒子的波动性及实验验证 1 粒子的波动性 1 德布罗罗意波 每一个 的粒子都与一个对应对应 的波相联联系 这这种与 相联联系的波
3、称为为德布罗罗意波 也叫 2 物质质波的波长长 3 物质质波的频频率 运动实物粒子 物质波 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 2 物质波的实验验证 干涉 干涉 电子束 电子电子 波动性 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 思考判断 1 一切宏观观物体的运动动都伴随一种波 即物质质波 2 湖面上的水波就是物质质波 3 电电子的衍射现现象证实证实 了实实物粒子具有波动动性 答案 1 2 3 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 三 经典的粒子和经典的波 1 经典粒子 1 含义义 粒子有一定的 具有一定的 有的还带还带 有 2 运动动的基本特征 遵从 任意时时刻有确定的位置和 在时时空中有确定的 2 经典
4、的波 1 含义义 在空间间是的 2 特征 具有 和 即具有时时空的 空间大小质量电荷 牛顿运动定律速度 轨道 弥散开来 频率波长周期性 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 思考判断 1 经经典的粒子的运动动适用牛顿顿第二定律 2 经经典的波在空间传间传 播具有周期性 3 经经典的粒子和经经典的波研究对对象相同 答案 1 2 3 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 四 概率波 1 光波是一种概率波 光的波动动性不是光子之间间的引起的 而是光子自身 的性质质 光子在空间间出现现的概率可以通过过波动动的规规律确定 所以 光波是 一种概率波 2 物质波也是概率波 对对于电电子和其他微观观粒子 单单个粒子的
5、位置是 的 但在某点附近出现现的概率的大小可以由的规规律确定 对对于大量粒子 这这种概率分布导导致确定的宏观结观结 果 所以物质质波也是概率波 相互作用 固有 不确定 波动 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 思考判断 1 光子通过过狭缝缝后落在屏上的位置是可以确定的 2 光子通过过狭缝缝后落在屏上明纹处纹处 的概率大些 3 电电子通过过狭缝缝后运动动的轨轨迹是确定的 答案 1 2 3 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 不确定性 x p 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 思维拓展 对对微观观粒子的运动动分析能不能用 轨轨迹 来描述 答案 微观观粒子的运动动遵循不确定关系 也就是说说 要准确确定粒
6、子的位置 动动 量 或速度 的不确定量就更大 反之 要准确确定粒子的动动量 或速度 位置的不 确定量就更大 也就是说说不可能同时时准确地知道粒子的位置和动动量 因而不可能 用 轨轨迹 来描述粒子的运动动 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 光的波粒二象性的理解 1 大量光子产产生的效果显显示出波动动性 个别别光子产产生的效果显显示出粒子性 2 光子和电电子 质质子等实实物粒子一样样 具有能量和动动量 和其他物质质相互作用时时 粒子性起主导导作用 在光的传传播过过程中 光子在空间间各点出现现的可能性的大小 概 率 由波动动性起主导导作用 因此称光波为为概率波 3 频频率低 波长长长长 的光 波动动
7、性特征显显著 而频频率高 波长长短的光 粒子性特征显显 著 4 光子的能量与其对应对应 的频频率成正比 而频频率是描述波动动性特征的物理量 因此 h 揭示了光的粒子性和波动动性之间间的密切联联系 要点归纳 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 例1 下列有关光的波粒二象性的说说法中 正确的是 A 有的光是波 有的光是粒子 B 光子与电电子是同样样的一种粒子 C 光的波长长越长长 其波动动性越显显著 波长长越短 其粒子性越显显著 D 大量光子的行为为往往显显示出粒子性 审题指导 1 在宏观现观现 象中 波与粒子是对对立的概念 而在微观观世界中 波与粒 子可以统统一 2 光具有波粒二象性是指光在传传播
8、过过程中和其他物质质作用时时分别别表现现出波和粒子 的特性 精典示例 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 解析 一切光都具有波粒二象性 光的有些行为为 如干涉 衍射 表现现出波动动性 有些 行为为 如光电电效应应 表现现出粒子性 所以 不能说说有的光是波 有的光是粒子 虽虽然 光子与电电子都是微观观粒子 都具有波粒二象性 但电电子是实实物粒子 有静止质质量 光子不是实实物粒子 没有静止质质量 电电子是以实实物形式存在的物质质 光子是以场场形 式存在的物质质 所以 不能说说光子与电电子是同样样的一种粒子 光的波粒二象性的理 论论和实验实验 表明 大量光子的行为为表现现出波动动性 个别别光子的行为为
9、表现现出粒子性 光 的波长长越长长 衍射性越好 即波动动性越显显著 光的波长长越短 其光子能量越大 个 别别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应应 所以其粒子性就很显显著 故选选 项项C正确 A B D错误错误 答案 C 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 针对训练1 多选选 人类对类对 光的本性的认识经历认识经历 了曲折的过过程 下列关于光的本性的 陈陈述符合科学规规律或历历史事实实的是 A 牛顿顿的 微粒说说 与爱爱因斯坦的 光子说说 本质质上是一样样的 B 光的双缝缝干涉实验显实验显 示了光具有波动动性 C 麦克斯韦预韦预 言了光是一种电电磁波 D 光具有波粒二象性 课堂互动探究课前
10、自主梳理课堂小结 解析 牛顿顿的 微粒说说 认为认为 光是一种物质质微粒 爱爱因斯坦的 光子说说 认为认为 光是一份 一份不连续连续 的能量 显显然选项选项 A错误错误 干涉 衍射是波的特性 光能发发生干涉说说明 光具有波动动性 选项选项 B正确 麦克斯韦韦根据光的传传播不需要介质质以及电电磁波在真空 中的传传播速度与光速近似相等 从而认为认为 光是一种电电磁波 后来赫兹兹用实验证实实验证实 了 光的电电磁说说 选项选项 C正确 光具有波动动性与粒子性 称为为光的波粒二象性 选项选项 D 正确 答案 BCD 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 对物质波的理解 1 任何物体 小到电电子 质质子 大
11、到行星 太阳都存在波动动性 我们们之所以观观察 不到宏观观物体的波动动性 是因为为宏观观物体对应对应 的波长长太小 2 物质质波是一种概率波 粒子在空间间各处处出现现的概率受波动规动规 律支配 不能以宏 观观观观 点中的波来理解德布罗罗意波 3 德布罗罗意假说说是光子的波粒二象性的一种推广 使之包括了所有的物质质粒子 即 光子与实实物粒子都具有粒子性 又都具有波动动性 与光子对应对应 的波是电电磁波 与实实物粒子对应对应 的波是物质质波 要点归纳 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 精典示例 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 答案 AC 课堂互动探究课前自主梳理
12、课堂小结 1 单单个粒子运动动的偶然性 我们们可以知道粒子落在某点的概率 但不能预预言粒子 落在什么位置 即粒子到达什么位置是随机的 是预预先不能确定的 2 大量粒子运动动的必然性 由波动规动规 律我们们可以准确地知道大量粒子运动时动时 的统统 计规计规 律 因此我们们可以对对宏观现观现 象进进行预预言 3 概率波体现现了波粒二象性的和谐统谐统 一 概率波的主体是光子 实实物粒子 体现现 了粒子性的一面 同时时粒子在某一位置出现现的概率受波动规动规 律支配 体现现了波 动动性的一面 所以说说概率波将波动动性和粒子性统统一在一起 对概率波的理解 要点归纳 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 例3
13、关于电电子的运动规动规 律 以下说说法正确的是 A 电电子如果不表现现波动动性 则则无法用轨轨迹来描述它们们的运动动 其规规律遵循牛顿顿定 律 B 电电子如果不表现现波动动性 则则可以用轨轨迹来描述它们们的运动动 其规规律遵循波动规动规 律 C 电电子如果表现现波动动性 则则无法用轨轨迹来描述它们们的运动动 空间间分布的概率遵循 波动规动规 律 D 电电子如果表现现波动动性 则则可以用轨轨迹来描述它们们的运动动 其规规律遵循牛顿顿定律 审题指导 1 电电子无论论是表现现出波动动性还还是表现现出粒子性 都与经经典的波和经经典 的粒子不同 没有确定的轨轨迹 不遵循牛顿顿运动动定律 2 只能确定电电
14、子在某点附近出现现的概率 且概率的空间间分布情况遵循波动规动规 律 精典示例 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 解析 电电子的运动动属于概率波 少量电电子表现现出粒子性 不遵循牛顿顿运动动定律 无 法用轨轨迹描述其运动动 选项选项 A B错误错误 大量电电子表现现出波动动性 无法用轨轨迹描述 其运动动 可确定电电子在某点附近出现现的概率 且概率波遵循波动规动规 律 选项选项 C正确 D错误错误 答案 C 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 针对训练3 多选选 在单缝单缝 衍射实验实验 中 中央亮纹纹的光强占从单缝单缝 射入的整个光强的 95 以上 假设现设现 在只让让一个光子能通过单缝过单缝 那
15、么该该光子 A 一定落在中央亮纹处纹处 B 一定落在亮纹处纹处 C 可能落在暗纹处纹处 D 落在中央亮纹处纹处 的可能性最大 解析 根据光波是概率波的概念 对对于一个光子通过单缝过单缝 落在何处处 是不可确定 的 但概率最大的是落在中央亮纹处纹处 可达95 以上 当然也可落在其他亮纹处纹处 还还可能落在暗纹处纹处 不过过 落在暗纹处纹处 的概率很小 故只有选项选项 C D正确 答案 CD 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 1 单缝单缝 衍射现现象中 粒子在挡挡板左侧侧的位置是完全不确定的 即通过挡过挡 板前粒子 的位置具有不确定性 2 单缝单缝 衍射现现象中 粒子通过过狭缝缝后 在垂直原来运动
16、动方向的动动量是不确定的 即通过挡过挡 板后粒子的动动量具有不确定性 对不确定性关系的理解 要点归纳 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 4 不确定性关系告诉诉我们们 如果要更准确地确定粒子的位置 即 x更小 那么动动量 的测测量一定会更不准确 即 p更大 也就是说说 不可能同时时准确地知道粒子的位 置和动动量 也不可能用 轨轨迹 来描述粒子的运动动 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 A 微观观粒子的动动量不可能确定 B 微观观粒子的坐标标不可能确定 C 微观观粒子的动动量和坐标标不可能同时时确定 D 不确定性关系不仅仅适用于电电子和光子等微观观粒子 也适用于其他宏观观粒子 精典示例 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 答案 CD 课堂互动探究课前自主梳理课堂小结 A 采取办办法提高测测量 x精度时时 p的精度下降 B 采取办办法提高测测量 x精度时时 p的精度上升 C x与 p测测量精度与测测量仪仪器及测测量方法是否完备备有关 D x与 p测测量精度与测测量仪仪器及测测量方法是否完备备无关 解析 不确定性关系表明 无论论采用什么方法试图试图 确定位置坐标标和相应动应动 量中的 一个 必然
