高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性课件新人教版

返回第十七章第3节新知预习·巧设计名师课堂·一点通创新演练·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升要点一要点二返回返回返回eq\a\vs4\al(,,1.知道光的波粒二象性，理解其对立统,一的关系。,2.会用光的波粒二象性分析有关现象。,3.知道实物粒子和光子一样具有波粒二,象性。,4.掌握物质波的 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 λ＝\f(h,p)的含义及应用。)返回1．光的波粒二象性(1)光的本性：光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有性，光电效应和康普顿效应表明光具有性。即光具有。波动粒子波粒二象性[读教材·填要点]返回hν粒子波动hν(2)光子的能量和动量：①表达式：能量ε＝，动量p＝。②意义：能量ε和动量p是描述物质的性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的性的典型物理量。因此ε＝和p＝揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。[关键一点]　从光子的能量和动量的表达式可以看出，是h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。eq\f(h,λ)eq\f(h,λ)返回运动干涉衍射2．粒子的波动性(1)德布罗意波(物质波)：与的实物粒子相联系的波。(2)物质波的波长、频率关系式：λ＝，ν＝。(3)物质波的实验验证：①实验探究思路：、是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象。eq\f(h,p)eq\f(ε,h)返回电子束电子波动波动性②实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了衍射的实验，得到了的衍射图样，证实了运动着的电子具有性。③后来，人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)关系同样正确。[关键一点]　平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动的动量很大，由λ＝eq\f(h,p)可知，它们对应的物质波波长很小，因此，无法观察到它们的波动性。返回1．能够证明光具有波粒二象性的现象是 (　　)A．光的干涉、衍射现象和光电效应B．光的反射与小孔成像C．光的折射与偏振现象D．光的干涉、衍射与光的色散解析：小孔成像说明光沿直线传播，选项C、D说明光的波动性。故选项A正确。答案：A[试身手·夯基础]返回答案：D2．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则(　　)A．E＝eq\f(hλ,c)，p＝0　　　　B．E＝eq\f(hλ,c)，p＝eq\f(hλ,c2)C．E＝eq\f(hc,λ)，p＝0D．E＝eq\f(hc,λ)，p＝eq\f(h,λ)解析：根据E＝hν，且λ＝eq\f(h,p)，c＝λν可得X射线每个光子的能量为E＝eq\f(hc,λ)，每个光子的动量为p＝eq\f(h,λ)，故选D。返回答案：C3．下列说法中正确的是(　　)A．质量大的物体，其德布罗意波长小B．速度大的物体，其德布罗意波长小C．动量大的物体，其德布罗意波长小D．动能大的物体，其德布罗意波长小解析：由德布罗意假说得德布罗意波长λ＝eq\f(h,p)，式中h为普朗克常量，p为运动物体的动量，可见p越大，λ越小；p越小，λ越大。故C正确，A、B、D错误。返回4．2012年5月19日国际田联赛钻石联赛上海站结束了最终赛事——男子110米栏的争夺，中国选手刘翔以12秒97夺冠，这是他个人第六次突破13s大关。设刘翔质量为74kg，计算刘翔110米栏跑中的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显？解析：由德布罗意波波长公式：λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f(6.63×10－34,74×\f(110,12.97))m＝1.06×10－36m；因波长较短，故其波动性很难表现出来。答案：1.06×10－36m　波长较短，波动性不明显返回返回1．对光的本性的认识史 学说 微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性 代表人物 牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因斯坦 公认 年代 17世纪 17世纪 19世纪中 20世纪初 20世纪初返回2．对光的波粒二象性的理解(1)光的波动性：①实验基础：干涉和衍射。②含义：光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律描述。ⅰ)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质。ⅱ)频率低、波长长的光，波动性特征显著。返回(2)光的粒子性：①实验基础：光电效应、康普顿效应。②含义：粒子的含义是“不连续”、“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量。ⅰ)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质。ⅱ)少量或个别光子易显示光的粒子性。ⅲ)频率高、波长短的光，粒子性特征显著。返回(3)波动性和粒子性的对立统一：①光子说并未否定波动性，E＝hν＝heq\f(c,λ)中，ν和λ就是波的概念。②波和粒子在宏观世界中是不能统一的，而在微观世界中却是统一的。[名师点睛]　光既表现出波动性又表现出粒子性，要从微观的角度建立光的行为图案，认识光的波粒二象性。返回1．关于光的波粒二象性的理解，正确的是(　　)A．大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C．高频光是粒子，低频光是波D．波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著[思路点拨]　判断的依据是光的本性，即光具有波粒二象性，只是在不同条件下表现得显著程度不同。返回[解析]　光的波粒二象性是光的属性，不论其频率的高低还是光在传播或者是与物质相互作用，光都具有波粒二象性，大量光子的效果易呈现出波动性，个别光子的效果易表现出粒子性，光的频率越高，粒子性越强，光的频率越低，波动性越强，故A、B、C错误，D正确。[答案]　D返回解此类题关键要抓住光的本性，即光具有波粒二象性，再从产生波粒二象性的原因出发去分析，这类问题就很容易解答了。返回(1)物质的分类：物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质。(2)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。返回(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，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波。(4)德布罗意假说是光子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。返回(5)对于光，先有波动性(即ν和λ)，再在量子理论中引入光子的能量ε和动量p来补充它的粒子性。反之，对于实物粒子，则先有粒子概念(即ε和p)，再引入德布罗意波(即ν和λ)的概念来补充它的波动性。不过要注意这里所谓波动性和粒子性，仍然都是经典物理学的概念，所谓补充仅是形式上的。综上所述，德布罗意的推想基本上是爱因斯坦1905年关于光子的波粒二象性理论(光粒子由波伴随着)的一种推广，使之包括了所有的物质微观粒子。[名师点睛]　一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其波动性并不否定其波动性。返回2．金属晶体中晶格大小的数量级是10－10m。电子经加速电场加速，形成一电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样。问这个加速电场的电压约为多少？(已知电子的电荷量为e＝1.6×10－19C，质量为m＝0.90×10－30kg)[审题指导]　当运动电子的物质波波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射图样。返回[答案]　153V[解析]　设加速电场的电压为U，电子经电场加速后获得的速度为v，对加速过程由动能定理得：eU＝eq\f(1,2)mv2①据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长为：λ＝eq\f(h,p)②其中p＝mv③解①②③联立方程组可得：U＝eq\f(h2,2emλ2)≈153V。返回由公式λ＝eq\f(h,p)可知，物质波波长λ与实物粒子的动量p相联系，因此，要求解其中的一个物理量或与它相联系的物理量，根据已知条件确定另一个物理量是求解这类问题的关键。另外，计算时各物理量均应采用国际单位。