《山东省成武一中高中物理 17.3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省成武一中高中物理 17.3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、知识与技能 1知道光具有波粒二象性。 2知道物质波的概念。 3知道微观粒子的波动性。 过程与方法 体验近代物理学的奥妙。,情感、态度与价值观 1认识客观事物多样性。 2培养在科学研究中敢于冲破传统观念，挑战传统势力的思想。,1.光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有_。 2光子的能量和动量p可以表示为_和p_，它们是描述光的性质的基本关系式，其中_是架起了粒子性与波动性之间的桥梁。,3实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的_相联系，而且粒子的能量和动量p跟它所对应的波的频率和波长之间，也像光子跟光波一样，遵从如下关系_和_，这种与实物粒子相联系的波后来称为_，也叫做物质波。 4
2、1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用_做了电子束衍射的实验，得到了衍射图样，从而证实了电子的_。,知识点1 光的波粒二象性,光既具有波动性，又具有粒子性。 (1)大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性。比如，干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻就出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；如果用很微弱的光照射，在感光屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，体现出了粒子性。但是如果在微弱的光照射时间加大的情况下，感光底片上光点的分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律。这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的证据。,(2)频率低的光波动性明
3、显，频率高的光粒子性明显。 (3)光在传播时容易表现出波动性，在与其他物质相互作用时，容易表现出明显的粒子性。 (4)光子说不排斥波动性，光子的能量的计算公式中就包含着波动的因素频率。,【例1】对光的认识，以下说法中正确的是( ) A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 B光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 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，就不具有波动性了 D光的波粒二象性应理解为：在某种情境下光的波动性表现明显，在另外某种情境下，光的粒子性表现明显,【答案】A、B、D 【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
4、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。因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D。,*对应训练* 1关于对光的认识，下列说法正确的是( ) A频率高的光是粒子，频率低的光是波 B光有时是波，有时是粒子 C光有时候表现出波动性，有时候表现出粒子性 D光既是宏观概念中的波，也是宏观概念中的粒子,解析：波动性和粒子性是微观粒子(包括光)具有的不可分割的两种固有属性，在不同情况下，一种属性起主要作用，该属性就表现出来或属性显著。但微观粒子的波动性和粒子性与宏观概
5、念中的波和粒子是完全不同的。 答案：C,知识点2粒子的波动性 1924年，德布罗意推想：自然界在许多方面是对称的，“波粒共存的观念可以推广到所有粒子”。既然光具有波粒二象性，则实物粒子或许也有这种二象性。在这样的推想下，德布罗意提出假设：实物粒子和光一样，也具有波粒二象性。如果用能量和动量p来表征实物粒子的粒子性，用频率和波长来表征实物粒子的波动性。那么，对光适用的关系式也适用于实物粒子。即：,这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波，也叫做物质波。,知识点3 物质波的实验验证,【例2】关于物质波，下列认识中错误的是( ) A任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波 BX射线的衍射
6、实验，证实了物质波假设是正确的 C电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 D宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象 【答案】B、D,【解析】据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性，即B选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射
7、图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误。综合以上分析知，本题应选B、D。,*对应训练* 2为了观察晶体的原子排列，可以采用下列方法：(1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象，因此电子显微镜的分辨率高)；(2)利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列。则下列分析中正确的是 ( ),A电子显微镜所利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸小得多 B电子显微镜中电子束运动的速度应很小 C要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸 D中子的物
8、质波的波长可以与原子尺寸相当,解析：由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象”及发生衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，它的动量应很大，即速度应很大，A正确，B错误；由信息“利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或X射线的波长与原子尺寸相当，C错误，D正确。 答案：A、D,1.光的波动性与粒子性的统一 (1)一切微观粒子都具有波粒二象性，光是微观粒子，当然也不例外。 (2)光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量。当和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用。 (3)光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特
9、征的物理量，因此h，揭示了光的粒子和波动性之间的密切联系。,(4)对不同频率的光，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。 (5)光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性。 综上所述，光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体，相互间并不是独立的。,2从微观的角度理解光的波动性和粒子性 光既表现出波动性又表现出粒子性，很难用宏观世界的观念来认识，必须从微观的角度建立起光的行为图景，认识光的波粒二象性，需要明确的是：爱因斯坦光子说中的“粒子”和牛顿微粒说中的“粒子”是两个完全不相同的概念；同样，麦克斯韦电磁说中的“波”与波粒二象说中的“波”也是不同
10、理论领域中完全不同的概念，其本质区别在于微观世界的认识论与宏观世界的认识论。,对光的波粒二象性、物质波的理解 1光的粒子性并不否定光的波动性 现在提到的波动性和粒子性与17世纪提出的波动说和粒子说不同。当时的两种学说是相互对立的，都企图用一种观点去说明光的各种“行为”，这是由于传统观念的影响，这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的。波动性和粒子性在宏观现象中是相互对立的、矛盾的，但对于光子就不同了。,2对于光子这样的微观粒子却只有从波粒二象性的角度出发，才能统一说明光的各种“行为” 光子说并不否认光的电磁说，按光子说，光子的能量Eh，其中表示光的频率，即表示了波的特征，而且从光子说或电磁说推导电子的动量都得到一致的结论。可见，光的确具有波动性，也具有粒子性。,在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同。但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹。可见：光的波动性是大量光子表现出来的现象。 在干涉条纹中，光强大的地方，光子到达的机会多，或者说光子出现的几率大。光强小的地方，光子到达的几率小。,大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示光的粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著。 后来人们观察到电子的衍射图象，从而证明一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性。,
