高中物理第十七章波粒二象性17.3粒子的波动性.ppt

3,粒子的波动性,1,.,了解光的波粒二象性,并了解其对立统一的关系。,2,.,知道实物粒子具有波动性,了解物质波的概念。,一,二,三,一、光的波粒二象性,1,.,光的本性,:,光能够发生干涉、衍射现象,说明光具有,波动,性,;,光电效应和康普顿效应表明光具有,粒子,性。即光具有,波粒二象,性。,2,.,光子的能量和动量。,光子的能量表达式,:,=,h,。,一,二,三,二、粒子的波动性,1,.,德布罗意波,:,任何一种实物粒子都有一种,波,与它相对应,这种波被称为德布罗意波,也叫,物质,波。,2,.,物质波的波长和频率。,一,二,三,三、物质波的实验验证,1,.,1927,年戴维孙和,G.P.,汤姆孙分别做了电子束衍射的实验,从而证实了电子的,波动,性。,2,.,电子束穿过铝箔发生的衍射现象,说明了电子具有波动性,即电子也具有,波粒,二象性。,3,.,人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性,对于,4,.,宏观物体的质量比微观粒子大得多,运动时的动量很大,对应的德布罗意波的波长很,小,根本无法观察到它的波动性。,一,二,三,湖面上的水波是物质波吗,?,提示：,湖面上的水波是机械波,机械波不是物质波。,一,二,三,一、光本性学说的发展简史,一,二,三,二、对光的波粒二象性的理解,一,二,三,一,二,三,一,二,三,三、对德布罗意波的理解,1,.,任何物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都存在波动性,我们之所以观察不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体对应的波长太小的缘故。,2,.,德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广,使之包括了所有的物质粒子,即光子与实物粒子都具有粒子性,又都具有波动性,与光子对应的波是电磁波,与实物粒子对应的波是物质波。,3,.,德布罗意波是一种概率波,粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配,不要以宏观观念中的波来理解德布罗意波。,类型一,类型二,类型三,对光的波粒二象性的理解,【例题,1,】,下列有关光的波粒二象性的说法正确的是,(,),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,;,波长越短,其粒子性越显著,D.,大量光子的行为往往显示出粒子性,类型一,类型二,类型三,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,所以,不能说有的光是波,有的光是粒子。,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,不能说光子与电子是同样一种粒子。,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,其光子能量越大,个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应,所以其粒子性就很显著。故选项,C,正确,A,、,B,、,D,错误。,答案：,C,类型一,类型二,类型三,题后反思,(1),光具有波粒二象性,电子是实物粒子。,(2),光的波长越长,波动性越强,波长越短,粒子性越强。,(3),少量光子易显示出粒子性,大量光子易显示出波动性。,类型一,类型二,类型三,对物质波的理解,【例题,2,】,(,多选,),关于物质波,下列认识错误的是,(,),A.,任何运动的物体,(,质点,),都伴随一种波,这种波叫物质波,B.X,射线的衍射实验,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成物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象,类型一,类型二,类型三,解析：,根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,选项,A,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,即选项,B,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,故选项,C,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,。,答案：,BD,类型一,类型二,类型三,题后反思,(1),物质波理论上是说任何一个运动的物体,(,如实物粒子等,),都具有波动性,即其行为服从波动规律。,(2),物质波理论告诉我们,任何微观粒子都既具有粒子性又具有波动性,即与光一样,也具有波粒二象性。波粒二象性是光子、电子、质子等微观粒子都具有的基本属性。,类型一,类型二,类型三,物质波的计算,【例题,3,】,如果一个中子和一个质量为,10 g,的子弹都以,10,3,m/s,的速度运动,则它们的德布罗意波的波长分别是多少,?(,中子的质量为,1,.,6710,-,27,kg,h,=,6,.,6310,-,34,Js,),点拨：,熟记物质波,(,或德布罗意波,),的波长公式并理解公式中每个符号的确切含义是分析问题的关键。,类型一,类型二,类型三,答案：,4,.,010,-,10,m,6,.,6310,-,35,m,类型一,类型二,类型三,答案：,速度相同的物体,质量越大,波长越短,波动性越不明显。,