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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-5 波粒二象性波粒二象性第十七章第十七章第三节粒子的波动性第三节粒子的波动性第十七章第十七章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业7易错案例剖析易错案例剖析6学习目标定位学习目标定位理解光的波粒二象性理解光的波粒二象性了解粒子的波动性了解粒子的波动性理解物质波的概念，知道物质波的实验验证理解物质波的概念，知道物质波的实验验证课堂情景切入课堂情景切入如如图图所所示示是是一一台
2、台电电子子显显微微镜镜，竖竖直直圆圆筒筒的的上上、下下两两端端分分别别装装着着负负极极和和正正极极，电电压压可可高高达达1106V。它它的的分分辨辨本本领领很很高高，可可以以看看清清大大小小为为0.2nm的的物体。物体。你你知知道道电电子子显显微微镜镜的的分分辨辨本本领领与与哪些因素有关吗？哪些因素有关吗？知识自主梳理知识自主梳理1光的本性光的本性(1)19世世纪纪初初托托马马斯斯杨杨、菲菲涅涅耳耳、马马吕吕斯斯等等分分别别观观察察到到了了光的光的_、_和偏振现象。和偏振现象。(2)19世世纪纪60年年代代和和80年年代代，麦麦克克斯斯韦韦和和赫赫兹兹先先后后从从理理论论上上和实验上确认了光的
3、和实验上确认了光的_本质。本质。(3)光电效应和康普顿效应揭示了光的光电效应和康普顿效应揭示了光的_。光的波粒二象性光的波粒二象性干涉干涉衍射衍射电磁波电磁波粒子性粒子性h粒子粒子波动波动h1德布罗意波德布罗意波任任何何一一种种实实物物粒粒子子都都和和一一个个波波相相联联系系，这这种种波波被被称称为为德德布布罗意波，也叫罗意波，也叫_波。波。2物质波的波长和频率物质波的波长和频率波长公式波长公式_，频率公式，频率公式_。粒子的波动性粒子的波动性物质物质3物质波的实验验证物质波的实验验证(1)实验探究思路实验探究思路干干涉涉、衍衍射射是是_特特有有的的现现象象，如如果果实实物物粒粒子子具具有有波
4、波动动性，则在一定条件下，也应该发生性，则在一定条件下，也应该发生_或或_现象。现象。波波干涉干涉衍射衍射(2)实验验证实验验证1927年年戴戴维维孙孙和和G.P.汤汤姆姆孙孙分分别别利利用用晶晶体体做做了了_的的实实验验，得得到到了了类类似似右右图图的的_图图样样，从从而而证证实实了了电电子子的的波波动动性性。他他们们为为此此获获得得了了1937年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。电子束衍射电子束衍射衍射衍射重点难点突破重点难点突破一、光学发展史一、光学发展史学说名称学说名称微粒说微粒说波动说波动说电磁说电磁说光子说光子说波粒二象性波粒二象性代表人物代表人物牛顿牛顿惠更斯惠更斯麦克斯韦麦
5、克斯韦爱因斯坦爱因斯坦公认公认实验实验依据依据光的直线光的直线传播、光传播、光的反射的反射光的干涉、光的干涉、衍射衍射能在真空能在真空中传播，中传播，是横波，是横波，光速等于光速等于电磁波速电磁波速光电效应光电效应康普顿效康普顿效应应光既有波动光既有波动现象，又有现象，又有粒子特征粒子特征内容内容要点要点光是一群光是一群弹性粒子弹性粒子光是一种光是一种机械波机械波光是一种光是一种电磁波电磁波光是由一光是由一份一份光份一份光子组成的子组成的光是具有电光是具有电磁本性的物磁本性的物质，既有波质，既有波动性又有粒动性又有粒子性子性年代年代17世纪世纪17世纪世纪19世纪中世纪中20世纪初世纪初20世
6、纪初世纪初二、对光的波粒二象性的理解二、对光的波粒二象性的理解光的波动性光的波动性光的粒子性光的粒子性实验实验基础基础干涉、衍射干涉、衍射光电效应、康普顿效应光电效应、康普顿效应含义含义光的波动性是光子本身的光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波，的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的即光子在空间各点出现的可能性大小可能性大小(概率概率)可用波动可用波动规律描述：规律描述：(1)足够能量的足够能量的光光(大量光子大量光子)在传播时，表在传播时，表现出波的性质。现出波的性质。(2)频率低，频率低，波长长的光，波动性特征波长长的光，波动性特征显
7、著。显著。粒子的含义是粒子的含义是“不连续不连续”“”“一份一份一份一份”的，光的的，光的粒子即光子，不同于宏观粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动概念的粒子，但也具有动量和能量。量和能量。(1)当光同物质当光同物质发生作用时，表现出粒子发生作用时，表现出粒子的性质。的性质。(2)少量或个别光少量或个别光子易显示出光的粒子性。子易显示出光的粒子性。(3)频率高，波长短的光，频率高，波长短的光，粒子性特征显著。粒子性特征显著。光的波动性光的波动性光的粒子性光的粒子性二二象象性性(1)光子说并没有否定波动性，光子说并没有否定波动性，Eh中，中，表示光的频率，表示光的频率，表示了波的特征。光
8、既具有波动性，又具有粒子性，波动表示了波的特征。光既具有波动性，又具有粒子性，波动性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同。不同。(2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为。只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为。答案：答案：ABD，C解解析析：C为为光光电电效效应应实实验验，证证明明了了光光的的粒粒子子性性；其其余余的的三三个实验均证明了光的波动性。个实验均证明了光的波动性。考点题型设计考点题型设计对光的波粒二象性的理解对光的波粒二象性的理解解解析析：一一切切光光都都具具有有波波粒粒二二象象性性，光光的的有有些些行行为
9、为(如如干干涉涉、衍衍射射)表表现现出出波波动动性性，光光的的有有些些行行为为(如如光光电电效效应应)表表现现出出粒粒子子性性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。虽虽然然光光子子与与电电子子都都是是微微观观粒粒子子，都都具具有有波波粒粒二二象象性性，但但电电子子是是实实物物粒粒子子，有有静静止止质质量量，光光子子不不是是实实物物粒粒子子，没没有有静静止止质质量量，电电子子是是以以实实物物形形式式存存在在的的物物质质，光光子子是是以以场场形形式式存存在在的的物物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。光光的
10、的波波粒粒二二象象性性的的理理论论和和实实验验表表明明，大大量量光光子子的的行行为为表表现现出出波波动动性性，个个别别光光子子的的行行为为表表现现出出粒粒子子性性。光光的的波波长长越越长长，衍衍射射性性越越好好，衍衍射射性性越越好好，即即波波动动性性越越显显著著，光光的的波波长长越越短短，其其光光子子能能量量越越大大，个个别别或或少少数数光光子子的的作作用用就就足足以以引引起起光光接接收收装装置置的的反反应应，所所以以其其粒粒子子性性就就很很显显著著，故故选选项项C正正确确，A、B、D错错误。误。答案：答案：C点点评评：在在宏宏观观现现象象中中，波波与与粒粒子子是是对对立立的的概概念念，而而在
11、在微微观观世世界界中中，波波与与粒粒子子可可以以统统一一。由由于于我我们们的的经经验验局局限限于于宏宏观观物物体体的的运运动动，微微观观世世界界的的某某些些属属性性与与宏宏观观世世界界不不同同，我我们们从从来来没没有有过过类类似似的的经经历历，光光既既不不是是宏宏观观观观念念的的波波，也也不不是是宏宏观观观观念念的的粒粒子子，光光具具有有波波粒粒二二象象性性是是指指光光在在传传播播过过程程中中和和同同其其他他物物质质作作用用时分别表现出波和粒子的特性。时分别表现出波和粒子的特性。答案：答案：A解解析析：小小孔孔成成像像说说明明光光沿沿直直线线传传播播，选选项项C、D说说明明光光的的波动性，故选
12、项波动性，故选项A正确。正确。对物质波的理解对物质波的理解因为子弹的德布罗意波长太短，无法观察到其波动性。因为子弹的德布罗意波长太短，无法观察到其波动性。不不会会看看到到这这种种现现象象，因因德德布布罗罗意意波波是是一一种种概概率率波波，粒粒子子在在空空间间出出现现的的概概率率遵遵从从波波动动规规律律，而而非非宏宏观观的的机机械械波波，更更不不是是粒粒子做曲线运动。子做曲线运动。点点评评：认认为为运运动动物物体体将将做做曲曲线线运运动动是是容容易易出出现现的的错错误误，以以宏宏观观观观念念的的波波来来理理解解德德布布罗罗意意波波是是错错误误的的根根源源，德德布布罗罗意意波波是是一一种种概概率率
13、波波，在在一一般般情情况况下下不不能能用用确确定定的的坐坐标标描描述述粒粒子子的的位位置置，无无法法用用轨轨迹迹描描述述粒粒子子的的运运动动，但但是是粒粒子子在在空空间间各各处处出出现现的的概概率率受受波波动动规规律律支支配配，不不是是粒粒子子将将做做曲曲线线运运动动，不不能能将将物物质质波波与与宏宏观观意意义义上上的的机机械械波波相相混混淆淆，物物质质波波的的实实质质是是指指粒粒子子在在空空间间的的分分布布的的概概率率是是受受波波动动规规律律支支配配的的，它它与与机机械械波波有有着着本本质质的的区区别别，更不能将粒子的运动轨迹与波动性联系在一起。更不能将粒子的运动轨迹与波动性联系在一起。答案：答案：D易错案例剖析易错案例剖析易易错错分分析析：只只知知实实物物粒粒子子具具有有波波动动性性，不不会会具具体体问问题题具具体体分分析析。对对于于宏宏观观物物体体子子弹弹来来说说，物物质质波波波波长长仅仅为为1034m左左右右，因因为为波波长长越越长长衍衍射射现现象象越越显显著著，动动量量大大的的子子弹弹的的波波动动性性忽忽略略不不计计仍仍沿沿确确定定的的轨轨道道运运动动，所所以以未未沿沿击击中中靶靶的的抛抛物物线线运运动动，原原因因是未瞄准。是未瞄准。正确答案：正确答案：不是不是
