高中物理 第3節(jié) 粒子的波動(dòng)性課件 新人教版選修35

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1、第十七章波粒二象性第十七章波粒二象性第第3 3節(jié)粒子的波動(dòng)性節(jié)粒子的波動(dòng)性 欄目鏈接欄目鏈接子一個(gè)接一個(gè)穿過(guò)雙縫的衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果子一個(gè)接一個(gè)穿過(guò)雙縫的衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果玻恩的概率波概念可以用電子雙縫衍射的實(shí)驗(yàn)結(jié)玻恩的概率波概念可以用電子雙縫衍射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō)明，如右欄圖所示電子雙縫衍射圖樣和光的果來(lái)說(shuō)明，如右欄圖所示電子雙縫衍射圖樣和光的雙縫衍射圖樣完全一樣，顯示不出粒子性，更沒(méi)有什雙縫衍射圖樣完全一樣，顯示不出粒子性，更沒(méi)有什么概率那樣的不確定特征但那是用大量的電子么概率那樣的不確定特征但那是用大量的電子(或光或光子子)做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果減弱入射電子束的強(qiáng)度以致做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果減弱入射電子束的強(qiáng)度

2、以致使電子一個(gè)一個(gè)依次通過(guò)雙縫，則隨著電子數(shù)的積累，使電子一個(gè)一個(gè)依次通過(guò)雙縫，則隨著電子數(shù)的積累，衍射衍射“圖樣圖樣”依次如圖中各圖所示圖依次如圖中各圖所示圖(a)是只有一個(gè)是只有一個(gè)電子穿過(guò)雙縫所形成的圖象，圖電子穿過(guò)雙縫所形成的圖象，圖(b)是幾是幾 欄目鏈接欄目鏈接個(gè)電子穿過(guò)后形成的圖象，圖個(gè)電子穿過(guò)后形成的圖象，圖(c)是幾十個(gè)電子穿過(guò)后形是幾十個(gè)電子穿過(guò)后形成的圖象這幾幅圖象說(shuō)明電子的確是粒子，因?yàn)閳D象是成的圖象這幾幅圖象說(shuō)明電子的確是粒子，因?yàn)閳D象是由點(diǎn)組成它們同時(shí)也說(shuō)明，電子的去向是完全不確定的，由點(diǎn)組成它們同時(shí)也說(shuō)明，電子的去向是完全不確定的，一個(gè)電子到達(dá)何處完全是概率事件隨

3、著入射電子總數(shù)的一個(gè)電子到達(dá)何處完全是概率事件隨著入射電子總數(shù)的增多，衍射圖樣依次為增多，衍射圖樣依次為(d)、(e)、(f)諸圖所示，電子的堆諸圖所示，電子的堆積情況逐漸顯示出了條紋，最后就呈現(xiàn)明晰的衍射條紋，積情況逐漸顯示出了條紋，最后就呈現(xiàn)明晰的衍射條紋，這條紋和大量電子短時(shí)間內(nèi)通過(guò)雙縫后形成的條紋一這條紋和大量電子短時(shí)間內(nèi)通過(guò)雙縫后形成的條紋一樣這些條紋把單個(gè)電子的概率行為完全淹沒(méi)了這又說(shuō)樣這些條紋把單個(gè)電子的概率行為完全淹沒(méi)了這又說(shuō)明單個(gè)電子的去向是概率性的，但其概率在一定條件明單個(gè)電子的去向是概率性的，但其概率在一定條件(如如 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接1

4、光的波粒二象性光的波粒二象性(1)光的波粒二象性：光既具有光的波粒二象性：光既具有_性，又具有性，又具有_性性(2)光子的能量光子的能量_，動(dòng)量，動(dòng)量p_.能量能量和動(dòng)量和動(dòng)量p是描述光的是描述光的_的物理量，頻率的物理量，頻率和波長(zhǎng)和波長(zhǎng)是是描述光的描述光的_的物理量光的波粒二象性是通過(guò)的物理量光的波粒二象性是通過(guò)_聯(lián)系在一起的聯(lián)系在一起的(3)能表明光具有波動(dòng)性的現(xiàn)象有能表明光具有波動(dòng)性的現(xiàn)象有_；能；能表明光具有粒子性的事實(shí)有表明光具有粒子性的事實(shí)有_ 欄目鏈接欄目鏈接波動(dòng)波動(dòng)粒子粒子h粒子性粒子性波動(dòng)性波動(dòng)性普朗克常量普朗克常量h干涉、衍射等干涉、衍射等光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等光電效應(yīng)、

5、康普頓效應(yīng)等 2粒子的波動(dòng)性粒子的波動(dòng)性法國(guó)物理學(xué)家法國(guó)物理學(xué)家_提出，實(shí)物粒子也具有提出，實(shí)物粒子也具有_，即每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的，即每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的_相聯(lián)系，且粒子的能量相聯(lián)系，且粒子的能量和動(dòng)量和動(dòng)量p跟它所對(duì)應(yīng)的跟它所對(duì)應(yīng)的波的頻率波的頻率和波長(zhǎng)和波長(zhǎng)之間，也像光子跟光波一樣，滿足之間，也像光子跟光波一樣，滿足_，_關(guān)系這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的關(guān)系這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為波稱為_(kāi)，也叫作，也叫作_ 欄目鏈接欄目鏈接德布羅意德布羅意波動(dòng)性波動(dòng)性波波德布羅意波德布羅意波物質(zhì)波物質(zhì)波 3物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維孫和年戴維孫和G.P.湯姆孫分別利

6、用晶體做了湯姆孫分別利用晶體做了_的實(shí)驗(yàn)，得到了的實(shí)驗(yàn)，得到了_，從而，從而證實(shí)了電子的證實(shí)了電子的_ 欄目鏈接欄目鏈接電子束衍射電子束衍射電子衍射圖樣電子衍射圖樣波動(dòng)性波動(dòng)性 欄目鏈接欄目鏈接1 光的波粒二象性光的波粒二象性 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 2光的波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一光的波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一(1)大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，比如干涉、衍射現(xiàn)大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，比如干涉、衍射現(xiàn)象中，如果用強(qiáng)光照射，在光屏上立刻出現(xiàn)了干涉、衍射條象中，如果用強(qiáng)光照射，在光屏上立刻出現(xiàn)了干涉、衍射條紋，波動(dòng)性體現(xiàn)了出來(lái)；個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子紋，波動(dòng)性體現(xiàn)了出來(lái)；個(gè)別光子

7、產(chǎn)生的效果顯示出粒子性如果用微弱的光照射，在屏上就只能觀察到一些分布毫性如果用微弱的光照射，在屏上就只能觀察到一些分布毫無(wú)規(guī)律的光點(diǎn)，粒子性得到充分體現(xiàn)；但是如果微弱的光在無(wú)規(guī)律的光點(diǎn)，粒子性得到充分體現(xiàn)；但是如果微弱的光在照射時(shí)間加大的情況下，在感光底片上的光點(diǎn)分布又會(huì)出現(xiàn)照射時(shí)間加大的情況下，在感光底片上的光點(diǎn)分布又會(huì)出現(xiàn)一定的規(guī)律性，傾向于干涉、衍射的分布規(guī)律這些實(shí)驗(yàn)為一定的規(guī)律性，傾向于干涉、衍射的分布規(guī)律這些實(shí)驗(yàn)為人們認(rèn)識(shí)光的波粒二象性提供了良好的依據(jù)人們認(rèn)識(shí)光的波粒二象性提供了良好的依據(jù) 欄目鏈接欄目鏈接 (2)光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子

8、一樣，具有能量和動(dòng)量量(3)光子的能量與其對(duì)應(yīng)的頻率成正比，而頻率是波動(dòng)性特光子的能量與其對(duì)應(yīng)的頻率成正比，而頻率是波動(dòng)性特征的物理量，因此征的物理量，因此h揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切聯(lián)系密切聯(lián)系(4)對(duì)不同頻率的光，頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性特征顯對(duì)不同頻率的光，頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性特征顯著；而頻率高、波長(zhǎng)短的光，粒子性特征顯著著；而頻率高、波長(zhǎng)短的光，粒子性特征顯著(5)光在傳播時(shí)體現(xiàn)出波動(dòng)性，在與其他物質(zhì)相互作用時(shí)體光在傳播時(shí)體現(xiàn)出波動(dòng)性，在與其他物質(zhì)相互作用時(shí)體現(xiàn)出粒子性現(xiàn)出粒子性 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 例例1下列有關(guān)光的波粒二

9、象性的說(shuō)法中，正確的是下列有關(guān)光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()A有的光是波，有的光是粒子有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子光子與電子是同樣的一種粒子C光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著性越顯著D大量光子的行為往往顯示出粒子性大量光子的行為往往顯示出粒子性 欄目鏈接欄目鏈接 解析：解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行為一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干如干涉、衍射涉、衍射)表現(xiàn)出波動(dòng)性，光的有些行為表現(xiàn)出波動(dòng)性，光的有些行為(如光電效應(yīng)如光電效應(yīng))表現(xiàn)出表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說(shuō)有的光是波，有的光

10、是粒子粒子性，所以，不能說(shuō)有的光是波，有的光是粒子 雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒(méi)有靜電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒(méi)有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì)，所以，不能說(shuō)光子與電子是同樣的一種粒子在的物質(zhì)，所以，不能說(shuō)光子與電子是同樣的一種粒子 欄目鏈接欄目鏈接 光的波粒二象性的理論和實(shí)驗(yàn)表明，大量光子的行光的波粒二象性的理論和實(shí)驗(yàn)表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子

11、性光的波為表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著，光的波長(zhǎng)越短，長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著，光的波長(zhǎng)越短，其光子能量越大，個(gè)別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接其光子能量越大，個(gè)別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著 綜上所述，本題正確答案為選項(xiàng)綜上所述，本題正確答案為選項(xiàng)C. 答案：答案：C 欄目鏈接欄目鏈接 名師點(diǎn)評(píng)：名師點(diǎn)評(píng)：把微粒與波對(duì)立是由于人們對(duì)自然把微粒與波對(duì)立是由于人們對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的局限，現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，已經(jīng)打破界認(rèn)識(shí)的局限，現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，已經(jīng)打破了這種

12、局限，光既是波又是粒子，只是在不同的環(huán)境了這種局限，光既是波又是粒子，只是在不同的環(huán)境條件下，它們顯現(xiàn)的程度不同條件下，它們顯現(xiàn)的程度不同變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接 1關(guān)于光的本性，下列說(shuō)法中正確的是關(guān)于光的本性，下列說(shuō)法中正確的是() A關(guān)于光的本性，牛頓提出關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說(shuō)微粒說(shuō)”，惠更斯提，惠更斯提出出“波動(dòng)說(shuō)波動(dòng)說(shuō)”，愛(ài)因斯坦提出，愛(ài)因斯坦提出“光子說(shuō)光子說(shuō)”，它們都說(shuō)明了，它們都說(shuō)明了光的本性光的本性 B光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子

13、 C光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光電效光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接答案：答案：C D光的波粒二象性將牛頓的波動(dòng)說(shuō)和惠更斯光的波粒二象性將牛頓的波動(dòng)說(shuō)和惠更斯的粒子說(shuō)真正有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)的粒子說(shuō)真正有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái) 欄目鏈接欄目鏈接2 物質(zhì)波物質(zhì)波 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接例例2(雙選雙選)關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識(shí)中錯(cuò)誤的是關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識(shí)中錯(cuò)誤的是()A任何運(yùn)動(dòng)的物體任何運(yùn)動(dòng)的物體(質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn))都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波波BX射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物

14、質(zhì)波假設(shè)是正確的射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的D宏觀物體盡管可以看作物質(zhì)波，但它們不具有干涉、宏觀物體盡管可以看作物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象衍射等現(xiàn)象 欄目鏈接欄目鏈接 解析：解析：根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的根據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波與之相對(duì)應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見(jiàn)，與之相對(duì)應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見(jiàn)，A選項(xiàng)是正確選項(xiàng)是正確的；由于的；由于X射線本身就是一種波，而不是實(shí)

15、物粒子，故射線本身就是一種波，而不是實(shí)物粒子，故X射線的衍射現(xiàn)象并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，即射線的衍射現(xiàn)象并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，即B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電子是一種實(shí)物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明選項(xiàng)錯(cuò)誤；電子是一種實(shí)物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動(dòng)著的實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，故運(yùn)動(dòng)著的實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，故C選項(xiàng)是正確的；由選項(xiàng)是正確的；由電子穿過(guò)鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知，少量電子穿過(guò)鋁箔后所落電子穿過(guò)鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知，少量電子穿過(guò)鋁箔后所落位置是散亂的、無(wú)規(guī)律的，但大量電子穿過(guò)鋁箔后落的位置是散亂的、無(wú)規(guī)律的，但大量電子穿過(guò)鋁箔后落的位置則呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電子的行為表現(xiàn)出位置則呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電

16、子的行為表現(xiàn)出 欄目鏈接欄目鏈接電子的波動(dòng)性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，電子的波動(dòng)性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會(huì)發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)都會(huì)發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤綜合以上分析錯(cuò)誤綜合以上分析知，本題應(yīng)選知，本題應(yīng)選B、D. 答案：答案：BD 名師點(diǎn)評(píng)：名師點(diǎn)評(píng)：(1)物質(zhì)波理論上是說(shuō)任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體物質(zhì)波理論上是說(shuō)任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體(如實(shí)物粒子等如實(shí)物粒子等)都具有波動(dòng)性，即其行為服從波動(dòng)規(guī)律都具有波動(dòng)性，即其行為服從波動(dòng)規(guī)律 (2)物質(zhì)波理論告訴我們，任何微觀粒子都既具有粒子物質(zhì)波理論告訴我們，任何微觀粒子都既具有粒子性又具有波動(dòng)性，即與光一樣，也具有波粒二象性波粒性又具有波動(dòng)性，即與光一樣，也具有波粒二象性波粒二象性是光子、電子、質(zhì)子等微觀粒子都具有的基本屬二象性是光子、電子、質(zhì)子等微觀粒子都具有的基本屬性性變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接 2(雙選雙選)關(guān)于物質(zhì)波，以下說(shuō)法正確的是關(guān)于物質(zhì)波，以下說(shuō)法正確的是() A任何運(yùn)動(dòng)物體都具有波動(dòng)性任何運(yùn)動(dòng)物體都具有波動(dòng)性 B湖面上形成的水波就是物質(zhì)波湖面上形成的水波就是物質(zhì)波 C通常情況下，質(zhì)子比電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)通常情況下，質(zhì)子比電子的波長(zhǎng)長(zhǎng) D核外電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，并沒(méi)有確定的軌道核外電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，并沒(méi)有確定的軌道變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接