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1、,第十七章,3 粒子的波动性,学习目标 1.知道光的本性的认识史.了解光的波粒二象性及其对立统一关系. 2.了解粒子的波动性，知道物质波的概念. 3.了解什么是德布罗意波，会解释有关现象.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、光的波粒二象性,人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如： 光的单缝衍射实验(图A),光的双孔干涉实验(图B),光电效应实验(图C),光的薄膜干涉实验(图D),康普顿效应实验等等.,(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？,答案,答案 单缝衍射、双孔干涉、薄膜干涉体现了光的波动性. 光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性
2、.,(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？,答案 不矛盾.大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射.当光与物质发生作用时，显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应.光具有波粒二象性.,(一)人类对光的本性的研究,(二)光的波粒二象性 1.,波动性,衍射,粒子性,光电效应,波动,性,粒子性,波粒二象性,h,粒子,波动,判断下列说法的正误. (1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.( ) (2)光子数量越大，其粒子性越明显.( ) (3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.( ) (4)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子.( ),二、物质波,德布罗意认为任何运动着的物体均
3、具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？,答案 波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，波长短，难以观测.,答案,对物质波的认识 1.粒子的波动性 (1)德布罗意波：任何 着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫 ，又叫德布罗意波. (2)物质波波长、频率的计算公式为 ， . (3)我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太 ，德布罗意波长太 的缘故.,运动,物质波,大,小,干涉,干涉,波动性,波动性,判断下列说法的正误. (1)一
4、切宏观物体都伴随一种波，即物质波.( ) (2)湖面上的水波就是物质波.( ) (3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.( ),答案,题型探究,一、光的波粒二象性的理解,1.大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性. 2.光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量.和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波. 3.频率低、波长长的光，波动性特征显著，而频率高、波长短的光，粒子性特征显著. 4.光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此h揭示了
5、光的粒子性和波动性之间的密切联系.,例1 (多选)对光的认识，以下说法中正确的是 A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性 B.高频光是粒子，低频光是波 C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再 具有波动性了 D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在 另外某种场合下，光的粒子性表现得明显,解析,答案,解析 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大
6、量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项为A、D.,针对训练1 关于光的波粒二象性，下列理解正确的是 A.当光子静止时有粒子性，光子传播时有波动性 B.光是一种宏观粒子，但它按波的方式传播 C.光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述 D.大量光子出现的时候表现为粒子性，个别光子出现的时候表现为波动性,解析 光子是不会静止的，大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故A、D错误； 光子不是宏观粒子，光在传播时有时看成粒子有时可看成波，故B错误； 光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述，故C正确.,答案,解析,二、对物质波的理解 例
7、2 质量为10 g、速度为300 m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察到其波动性？,答案 2.211034 m 由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波动性,答案,解析,针对训练2 (多选)下列说法中正确的是 A.物质波也叫德布罗意波 B.物质波也是概率波 C.光波是一种概率波 D.光波也是物质波,解析 物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，故A、B正确. 光波具有波粒二象性，波动性表明光波是一种概率波，故C正确. 由于光子的特殊性，其静止质量为零，所以光不是物质波，故D错误.,答案,解析,达标检测,1
8、.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是 A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；光的波长越短，其粒子性越显著 D.大量光子的行为往往表现出粒子性,1,2,3,答案,解析,4,解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，A错误. 虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以B错误. 光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行
9、为表现出粒子性.光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其粒子性越显著，故选项C正确，D错误.,1,2,3,4,2.下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是 A.任何一个物体都有波和它对应，这就是物质波 B.X光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C.电子衍射证实了物质波的假设是正确的 D.宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有 波动性,1,2,3,解析,答案,4,解析 运动的物体才具有波动性，A项错； 宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D项错； X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，
10、B项错.,1,2,3,4,3.关于光的本性，下列说法中正确的是 A.关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因 斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性 B.光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看 成微观概念上的粒子 C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性 D.光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一 起来,1,2,3,解析,答案,4,解析 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波.光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒.某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象.某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象.要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系.C正确，A、B、D错误.,1,2,3,4,4.电子经电势差为U200 V的电场加速，电子质量m09.11031 kg，求此电子的德布罗意波长.,1,2,3,解析,答案 8.69102 nm,答案,4,1,2,3,把U200 V，m09.11031 kg， 代入上式解得8.69102 nm.,4,
