高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波動(dòng)性學(xué)案 新人教版選修3-5(2021年最新整理)

1、高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波動(dòng)性學(xué)案 新人教版選修3-5高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波動(dòng)性學(xué)案 新人教版選修3-5 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波動(dòng)性學(xué)案 新人教版選修3-5）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為高中物理

2、第十七章 波粒二象性 3 粒子的波動(dòng)性學(xué)案 新人教版選修3-5的全部?jī)?nèi)容。123粒子的波動(dòng)性學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道光的本性認(rèn)識(shí)史2知道光的波粒二象性,理解其對(duì)應(yīng)統(tǒng)一的關(guān)系（重點(diǎn))3會(huì)用光的波粒二象性分析有關(guān)現(xiàn)象（重點(diǎn)）4理解德布羅意波，會(huì)解釋相關(guān)現(xiàn)象（重點(diǎn)、難點(diǎn))光 的 波 粒 二 象 性1。2光子的能量和動(dòng)量（1）能量：h.(2)動(dòng)量：p。3意義能量和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量；波長(zhǎng)和頻率是描述物質(zhì)的波動(dòng)性的典型物理量因此h和p揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切關(guān)系1光的干涉、衍射、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

3、不同于宏觀觀念的粒子（）由公式eh和,能看出波動(dòng)性和粒子性的聯(lián)系嗎？【提示】從光子的能量和動(dòng)量的表達(dá)式可以看出，是h架起了粒子性與波動(dòng)性之間的橋梁探討1：認(rèn)識(shí)光的波粒二象性，應(yīng)從微觀角度還是宏觀角度？【提示】應(yīng)從微觀的角度建立光的行為圖像，認(rèn)識(shí)光的波粒二象性探討2：光在傳播過程中，有的光是波,有的光是粒子,這句話正確嗎？【提示】不正確光具有波粒二象性，只是有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性，有時(shí)表現(xiàn)為粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子1對(duì)光的認(rèn)識(shí)的幾種學(xué)說學(xué)說名稱微粒說波動(dòng)說電磁說光子說波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克斯韋愛因斯坦公認(rèn)實(shí)驗(yàn)依據(jù)光的直線傳播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中傳播，是橫波，光速等

4、于電磁波速度光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)光既有波動(dòng)現(xiàn)象，又有粒子特征內(nèi)容要點(diǎn)光是一群彈性粒子光是一種機(jī)械波光是一種電磁波光是由一份一份光子組成的光是具有電磁本性的物質(zhì)，既有波動(dòng)性又有粒子性理論領(lǐng)域宏觀世界宏觀世界微觀世界微觀世界微觀世界2.對(duì)光的波粒二象性的理解實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)說明光的波動(dòng)性干涉和衍射（1）光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小可用波動(dòng)規(guī)律來描述（2）足夠能量的光（大量光子)在傳播時(shí),表現(xiàn)出波的性質(zhì)（3）波長(zhǎng)長(zhǎng)的光容易表現(xiàn)出波動(dòng)性(1)光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的（2)光的波動(dòng)性不同于宏觀觀念的波光的粒子性光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)（1）當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí),這種作用是“一

5、份一份進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)(2)少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性(3）波長(zhǎng)短的光，粒子性顯著（1）粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的(2)光子不同于宏觀觀念的粒子1關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是 (）a關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說”惠更斯提出“波動(dòng)說”，愛因斯坦提出“光子說，它們都說明了光的本性b光具有波粒二象性是指:既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子c光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性d光電效應(yīng)說明光具有粒子性e波粒二象性是光的屬性【解析】光的波動(dòng)性指大量光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動(dòng)規(guī)律來描述，不是惠更斯的波動(dòng)說中宏觀意義下的機(jī)械波，光的粒子性

6、是指光的能量是一份一份的，每一份是一個(gè)光子，不是牛頓微粒說中的經(jīng)典微粒某現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，是指波動(dòng)理論能解釋這一現(xiàn)象某現(xiàn)象說明光具有粒子性，是指能用粒子說解釋這個(gè)現(xiàn)象要區(qū)分說法和物理史實(shí)與波粒二象性之間的關(guān)系c、d、e正確,a、b錯(cuò)誤【答案】cde2關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是 ()a大量光子的行為往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性b光在傳播時(shí)是波，而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子c光在傳播時(shí)波動(dòng)性顯著,而與物質(zhì)相互作用時(shí)粒子性顯著d高頻光是粒子，低頻光是波e波粒二象性是光的根本屬性，有時(shí)它的波動(dòng)性顯著，有時(shí)它的粒子性顯著【解析】光的波粒二象性指光有時(shí)候表現(xiàn)出的粒子性較明顯

7、，有時(shí)候表現(xiàn)出的波動(dòng)性較明顯，e正確；大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，a正確；光在傳播時(shí)波動(dòng)性顯著，光與物質(zhì)相互作用時(shí)粒子性顯著，b錯(cuò)誤c正確；頻率高的光粒子性顯著，頻率低的光波動(dòng)性顯著d錯(cuò)誤【答案】ace(1)光既有波動(dòng)性又有粒子性，二者是統(tǒng)一的.(2)光表現(xiàn)為波動(dòng)性，只是光的波動(dòng)性顯著，粒子性不顯著而已.(3)光表現(xiàn)為粒子性，只是光的粒子性顯著，波動(dòng)性不顯著而已。粒 子 的 波 動(dòng) 性 及 物 質(zhì) 波 的 實(shí) 驗(yàn) 驗(yàn) 證1粒子的波動(dòng)性（1）德布羅意波1924年法國(guó)巴黎大學(xué)的德布羅意提出假設(shè)：實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與

8、實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波（2)物質(zhì)波的波長(zhǎng)、頻率關(guān)系式，.2物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1）實(shí)驗(yàn)探究思路干涉、衍射是波特有的現(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)生干涉或衍射現(xiàn)象電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣圖17。3.1（2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射實(shí)驗(yàn)，得到了電子的衍射圖樣，如圖173.1所示，證實(shí)了電子的波動(dòng)性(3)說明人們陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動(dòng)性對(duì)于這些粒子,德布羅意給出的和關(guān)系同樣正確宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子大得多，運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)量很大，對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)很小，根本無法觀察到它的波動(dòng)性1一切宏觀物體都伴隨一種波

9、,即物質(zhì)波(）2湖面上的水波就是物質(zhì)波（）3電子的衍射現(xiàn)象證實(shí)了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性（）既然德布羅意提出了物質(zhì)波的概念,為什么我們生活中卻體會(huì)不到?【提示】平時(shí)所見的宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子的質(zhì)量大得多，運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量很大，由可知，它們對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長(zhǎng)很小，因此，無法觀察到它們的波動(dòng)性探討1：物質(zhì)波的概念是如何提出的?【提示】德布羅意認(rèn)為光學(xué)研究中忽視了粒子性,而實(shí)物粒子中則忽視了其波動(dòng)性，因此，德布羅意提出了實(shí)物粒子的波動(dòng)性探討2：宏觀物體的運(yùn)動(dòng)也具有波動(dòng)性嗎？【提示】不管是微觀粒子還是宏觀運(yùn)動(dòng)的物體,都具有波動(dòng)性，但宏觀運(yùn)動(dòng)物體的波動(dòng)性很不明顯1物質(zhì)的分類(1)由分子、原子、電子、質(zhì)子及由這些粒

10、子組成的物質(zhì)（2)“場(chǎng)”也是物質(zhì)，像電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)這種看不見的，不是由實(shí)物粒子組成的，而是一種客觀存在的特殊物質(zhì)2物質(zhì)波的普遍性任何物體，都存在波動(dòng)性，我們之所以觀察不到宏觀物體的波動(dòng)性,是因?yàn)楹暧^物體對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)太小的緣故3求解物質(zhì)波波長(zhǎng)的方法(1)根據(jù)已知條件，寫出宏觀物體或微觀粒子動(dòng)量的表達(dá)式pmv.（2）根據(jù)波長(zhǎng)公式求解（3)注意區(qū)分光子和微觀粒子的能量和動(dòng)量的不同表達(dá)式如光子的能量：h，動(dòng)量p；微觀粒子的動(dòng)能：ekmv2,動(dòng)量pmv.3下列說法中正確的是 (）a物質(zhì)波屬于機(jī)械波b物質(zhì)波與機(jī)械波有本質(zhì)區(qū)別c只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性d德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著

11、的物體，小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽，都有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波e宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象,但宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)仍具有波動(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,a錯(cuò)誤b正確；宏觀物體也具有波動(dòng)性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯，看不出來，c錯(cuò)誤e正確；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(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波，d正確【答案】bde4如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10 g的子彈都以103 m/s的速度運(yùn)動(dòng),則它們的德布羅意波的波長(zhǎng)分別是多長(zhǎng)？（中子的質(zhì)量為1。671027 kg)【解析】中子的動(dòng)量為p1m1v，子彈

12、的動(dòng)量為p2m2v，據(jù)知中子和子彈的德布羅意波的波長(zhǎng)分別為1，2聯(lián)立以上各式解得：1，2將m11.671027 kg，v1103 m/s，h6。631034 js，m21。0102 kg代入上面兩式可解得14.01010 m,26.631035 m?！敬鸢浮?.01010 m6。631035 m宏觀物體波動(dòng)性的三點(diǎn)提醒1一切運(yùn)動(dòng)著的物體都具有波動(dòng)性，宏觀物體觀察不到其波動(dòng)性，但并不否定其波動(dòng)性2要注意大量光子、個(gè)別光子、宏觀物體、微觀粒子等相關(guān)概念的區(qū)別3在宏觀世界中，波與粒子是對(duì)立的概念;在微觀世界中，波與粒子可以統(tǒng)一學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(七） (建議用時(shí)：45分鐘) 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1在歷史上，最早證明了

13、德布羅意波存在的實(shí)驗(yàn)是_【答案】電子束在晶體上的衍射實(shí)驗(yàn)2關(guān)于物質(zhì)波,下列認(rèn)識(shí)正確的是 ()a任何運(yùn)動(dòng)的物體（質(zhì)點(diǎn)）都對(duì)應(yīng)一種波,這種波叫物質(zhì)波bx射線的衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了物質(zhì)波假說是正確的c電子的衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了物質(zhì)波假說是正確的d宏觀物體盡管可以看成物質(zhì)波，但無法觀察到其干涉、衍射等現(xiàn)象e最早提出物質(zhì)波的是牛頓【解析】由德布羅意假說可判斷選項(xiàng)a正確e錯(cuò)誤；x射線的衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了x射線是波長(zhǎng)很短的電磁波,故選項(xiàng)b錯(cuò)誤;電子的衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子具有波動(dòng)性，故選項(xiàng)c正確；宏觀物體對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波的波長(zhǎng)極短，實(shí)驗(yàn)室無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)d正確【答案】acd3關(guān)于物質(zhì)波，下列說法正確的是(）a速度相等的電子和質(zhì)子

14、，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)b動(dòng)能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)c動(dòng)量相等的電子和中子，中子的波長(zhǎng)短d甲電子速度是乙電子的3倍,甲電子的波長(zhǎng)也是乙電子的3倍 e動(dòng)量相等的粒子，其波長(zhǎng)也相等【解析】由可知，動(dòng)量大的粒子的波長(zhǎng)短,電子與質(zhì)子的速度相等時(shí),電子動(dòng)量小，波長(zhǎng)長(zhǎng),選項(xiàng)a正確;電子與質(zhì)子動(dòng)能相等時(shí),由動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系式p可知,電子的動(dòng)量小，波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)b正確；動(dòng)量相等的電子與中子，其波長(zhǎng)應(yīng)相等，選項(xiàng)c錯(cuò)誤e正確；如果甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)小于光速，甲的速度是乙的三倍,則甲的波長(zhǎng)應(yīng)是乙的,選項(xiàng)d錯(cuò)誤【答案】abe4如圖17。32所示,當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)

15、電器鋁箔有張角，則該實(shí)驗(yàn)可以證明光具有_性圖173。2【解析】弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動(dòng)性,驗(yàn)電器鋁箔有張角，說明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象,則證明光具有粒子性，所以該實(shí)驗(yàn)證明了光具有波粒二象性【答案】波粒二象5關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是(）a一束傳播的光，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,光波與機(jī)械波是同樣的一種波c當(dāng)光和物質(zhì)相互作用時(shí)表現(xiàn)出粒子性d光在傳播過程中表現(xiàn)出波動(dòng)性e光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子能量h中，頻率仍表示的是波的特性【解析】光是一種波，同時(shí)也是一種粒子,光具有

16、波粒二象性，a錯(cuò)誤;當(dāng)光和物質(zhì)作用時(shí)，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子性，光的干涉、衍射又說明光是一種波,光既不同于宏觀的粒子，也不同于宏觀的波，b錯(cuò)誤c、d正確；光具有波粒二象性，光的波動(dòng)性與粒子性不是獨(dú)立的，由公式h可以看出二者是有聯(lián)系的光的粒子性并沒有否定光的波動(dòng)性，e正確【答案】cde6質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v，物質(zhì)波的波長(zhǎng)為.現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則描寫該粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)將變?yōu)開(粒子的質(zhì)量保持不變)【解析】由題知，粒子速度為v時(shí)，；粒子速度為2v時(shí)，2.故c正確【答案】7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,都有一種波與之對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是，式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,

17、h是普朗克常量,人們把這種波叫德布羅意波，現(xiàn)有一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為1的物體1和一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為2的物體2相向正碰后粘在一起，已知p1|p2|,則粘在一起的物體的德布羅意波長(zhǎng)為_【解析】由動(dòng)量守恒p2p1（m1m2）v知,即，所以?！敬鸢浮?在中子衍射技術(shù)中,常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距相近已知中子質(zhì)量m1。671027 kg，普朗克常量h6。631034js，求德布羅意波長(zhǎng)1。821010 m的熱中子動(dòng)能【解析】根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式可算出中子動(dòng)量大小,再由p22mek，即可算出熱中子的動(dòng)能由，p22mek，得ek，代入數(shù)據(jù),有ek3。971021 j?！?/p>

18、答案】3。971021 j能力提升92002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中的一項(xiàng)是獎(jiǎng)勵(lì)美國(guó)科學(xué)家賈科尼和日本科學(xué)家小柴昌俊發(fā)現(xiàn)了宇宙x射線源x射線是一種高頻電磁波,若x射線在真空中的波長(zhǎng)為，以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速，以e和p分別表示x射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量，則e_，p_.【解析】根據(jù)eh,且，c可得x射線每個(gè)光子的能量為e，每個(gè)光子的動(dòng)量為p?！敬鸢浮?0利用金屬晶格（大小約1010 m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場(chǎng)加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0,加速電壓為u，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是 （）a該實(shí)驗(yàn)說明了電子具有波動(dòng)性b實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波波長(zhǎng)為c加速電壓u越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯d若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯e若用相同動(dòng)能的中子代替電子，衍射現(xiàn)象將不如電子明顯【解析】得到電子的衍射圖樣,說明電子具有波動(dòng)性,a正確；由德布羅意波波長(zhǎng)公式,而動(dòng)量p，兩式聯(lián)立得，b正確；從公式可知，加速電壓越大，電子的波長(zhǎng)越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯,c錯(cuò)誤；用相同動(dòng)能的質(zhì)子或中子替代電子，質(zhì)子的波長(zhǎng)變小