（全國通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第3節(jié) 粒子的波動(dòng)性課件 新人教版選修3-5.ppt

第十七章,波粒二象性,第三節(jié)粒子的波動(dòng)性,學(xué) 習(xí) 目 標(biāo),知 識(shí) 導(dǎo) 圖,課 前 預(yù) 習(xí),1光的本性 (1)19世紀(jì)初托馬斯楊、菲涅耳、馬呂斯等分別觀察到了光的_、_和偏振現(xiàn)象。 (2)19世紀(jì)60年代和80年代，麥克斯韋和赫茲先后從理論上和實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)了光的_本質(zhì)。 (3)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)揭示了光的_。,知識(shí)點(diǎn) 1,光的波粒二象性,干涉,衍射,電磁波,粒子性,波動(dòng)性,衍射,粒子性,光電效應(yīng),粒子性,波動(dòng)性,波粒二象性,2光子的能量和動(dòng)量 (1)能量：_； (2)動(dòng)量：p_。 3意義,h,粒子,波動(dòng),h,能量和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的_性的重要物理量；波長和頻率是描述物質(zhì)的_性的典型物理量。因此_和p_揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切關(guān)系。,1德布羅意波 任何一種實(shí)物粒子都和一個(gè)波相聯(lián)系，這種波被稱為德布羅意波，也叫_波。 2物質(zhì)波的波長和頻率 波長公式_，頻率公式_。,知識(shí)點(diǎn) 2,粒子的波動(dòng)性,物質(zhì),3物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (1)實(shí)驗(yàn)探究思路 干涉、衍射是_特有的現(xiàn)象，如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生_或_現(xiàn)象。 (2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,1927年戴維孫和G.P.湯姆孫分別利用晶體做了_的實(shí)驗(yàn)，得到了類似右圖的_圖樣，從而證實(shí)了電子的波動(dòng)性。他們?yōu)榇双@得了1937年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。,波,干涉,衍射,電子束衍射,衍射,判一判 (1)光的干涉、洐射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性。() (2)光子數(shù)量越大，其粒子性越明顯。() (3)光具有粒子性，但光子又不同于宏觀觀念的粒子。() (4)一切宏觀物體都具有波動(dòng)性，即物質(zhì)波。() (5)湖面上的水波就是物質(zhì)波。() (6)電子的衍射現(xiàn)象證實(shí)了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性。(), ,選一選 (多選)(河北正定中學(xué)20152016學(xué)年高二下學(xué)期檢測)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有( ) A光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性 C黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋 D動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等,AB,想一想 2018年6月30日，中國運(yùn)動(dòng)員蘇炳添在2018鉆石聯(lián)賽巴黎站比賽中，以9.91s的成績再次追平了男子100m亞洲記錄。設(shè)蘇炳添的質(zhì)量約為75kg，請計(jì)算他在100m比賽時(shí)的德布羅意波長，并說明其波動(dòng)性是否明顯。 答案：8.761037m，波動(dòng)性很不明顯,課 內(nèi) 探 究,曾有一位記者向物理學(xué)家諾貝爾獎(jiǎng)獲得者布拉格請教：光是波還是粒子？布拉格幽默地答道：“星期一、三、五它是一個(gè)波，星期二、四、六它是一個(gè)粒子，星期天物理學(xué)家休息?！蹦敲垂獾谋拘缘降资鞘裁茨兀磕闶侨绾卫斫獾?？,探究一對光的本性的認(rèn)識(shí),提示：光具有波粒二象性。 光既不同于宏觀觀念的粒子，也不同于宏觀觀念的波，但光既具有粒子性又具有波動(dòng)性，粒子性和波動(dòng)性都是光本身的屬性。,1光學(xué)發(fā)展史,2對光的波粒二象性的理解,下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是() A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 C光的波長越長，其波動(dòng)性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著 D大量光子的行為往往顯示出粒子性 解題指導(dǎo)：在宏觀現(xiàn)象中，波與粒子是對立的概念，而在微觀世界中，波與粒子可以統(tǒng)一。光具有波粒二象性是指光在傳播過程中和同其他物質(zhì)作用時(shí)分別表現(xiàn)出波和粒子的特性。,典例 1,C,解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動(dòng)性，光的有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說有的光是波，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，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣的一種粒子。,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)出粒子性。光的波長越長，衍射性越好，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著，光的波長越短，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收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。,對點(diǎn)訓(xùn)練1人類對光的本性認(rèn)識(shí)的過程中先后進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，如圖所示的四個(gè)示意圖所表示的實(shí)驗(yàn)說明光具有波動(dòng)性的是_，說明光具有粒子性的是_。,ABD,C,解析：C為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，證明了光的粒子性；其余的三個(gè)實(shí)驗(yàn)均證明了光的波動(dòng)性。,德布羅意認(rèn)為任何運(yùn)動(dòng)著的物體均有波動(dòng)性，可是我們觀察運(yùn)動(dòng)著的汽車，并未感覺到它的波動(dòng)性。你如何理解該問題，談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)。,探究二對物質(zhì)波的理解,提示：波粒二象性是微觀粒子的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動(dòng)性，宏觀物體(汽車)也存在波動(dòng)性，只是因?yàn)楹暧^物體質(zhì)量大，動(dòng)量大，波長短，難以觀測，而微觀粒子如電子、質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動(dòng)性為宏觀物體具有波動(dòng)性奠定了事實(shí)基礎(chǔ)。,2對德布羅意物質(zhì)波的理解 (1)任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都具有波動(dòng)性。由于宏觀物體的波長太小，其波動(dòng)性不易觀察到。 (2)物質(zhì)波是一種概率波，粒子在空間各處出現(xiàn)的概率服從波動(dòng)規(guī)律。不要以宏觀觀點(diǎn)中的波來理解德布羅意波。 (3)德布羅意假說是光的波粒二象性的推動(dòng)，實(shí)物粒子和光子都既具有粒子性，又具有波動(dòng)性。與光子對應(yīng)的波是電磁波，與實(shí)物粒子對應(yīng)的是物質(zhì)波。,質(zhì)量為10g，速度為300m/s在空中飛行的子彈，其德布羅意波波長是多少？為什么我們無法觀察出其波動(dòng)性？如果能夠用特殊的方法觀察子彈的波動(dòng)性，我們是否能看到子彈上下或左右顫動(dòng)著前進(jìn)，在空間中描繪出正弦曲線或其他周期性曲線？為什么？,典例 2,解題指導(dǎo)：認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體將做曲線運(yùn)動(dòng)是容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤，以宏觀觀念的波來理解德布羅意波是錯(cuò)誤的根源，德布羅意波是一種概率波，在一般情況下不能用確定的坐標(biāo)描述粒子的位置，無法用軌跡描述粒子的運(yùn)動(dòng)，但是粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配，不是粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)，不能將物質(zhì)波與宏觀意義上的機(jī)械波相混淆，物質(zhì)波的實(shí)質(zhì)是指粒子在空間的分布的概率是受波動(dòng)規(guī)律支配的，它與機(jī)械波有著本質(zhì)的區(qū)別，更不能將粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡與波動(dòng)性聯(lián)系在一起。,對點(diǎn)訓(xùn)練2下列說法中正確的是() A物質(zhì)波屬于機(jī)械波 B只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性 C德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波和它對應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波 D宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)不具有波動(dòng)性 解析：物質(zhì)波是一切運(yùn)動(dòng)著的物體所具有的波，與機(jī)械波性質(zhì)不同，宏觀物體也具有波動(dòng)性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯而已，故只有C對。,C,素 養(yǎng) 提 升,易錯(cuò)點(diǎn)：不能正確認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)物體的波動(dòng)性,一位戰(zhàn)士在實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練時(shí)子彈脫靶，在分析脫靶的原因時(shí)，突然想起德布羅意波長公式后，確認(rèn)未擊中的原因可能與子彈的波動(dòng)性有關(guān)，這是失誤的理由嗎？ 易錯(cuò)分析：只知實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，不會(huì)具體問題具體分析。對于宏觀物體子彈來說，物質(zhì)波波長僅為1034m左右，因?yàn)椴ㄩL越長衍射現(xiàn)象越顯著，動(dòng)量大的子彈的波動(dòng)性忽略不計(jì)仍沿確定的軌道運(yùn)動(dòng)，所以未沿?fù)糁邪械膾佄锞€運(yùn)動(dòng)，原因是未瞄準(zhǔn)。,案 例,正確答案：不是,