2017-2018學(xué)年高二物理上學(xué)期課時(shí)過關(guān)檢測(cè)13

1、學(xué)習(xí)氏標(biāo)第3節(jié)粒子的波動(dòng)性1知道光具有波粒二象性，區(qū)分光的波動(dòng)性和粒子性.2.知道實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性.3. 了解德布羅意波和粒子動(dòng)量的關(guān)系.預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)新知探究一、光的波粒二象性1. 波粒二象性：光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性.2. 光子的能量和動(dòng)量：光子的能量和動(dòng)量p可分別表示為： =hv p=勺能量和動(dòng)量p是描述物質(zhì)粒子性的重要物理量：波長(zhǎng) 入 和頻率v是描述物質(zhì)波動(dòng)性的典型物理量.普朗克常量h架起了粒子 性與波動(dòng)性之間的橋梁.1. (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.()

2、提示：“(2) x (3)V二、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：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：h波長(zhǎng)： A h 頻率：v= h.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.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，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，寸于這 些粒子，德布羅意給出的

3、v=*和匸關(guān)系同樣正確.hp 宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子的質(zhì)量大得多，運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)量彳 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.2. (1)一切宏觀物體都伴隨一種波，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.()提示：(1)x (2) x (3)V多維i果堂 師 生互動(dòng)1突験魁難 講編拇升 一知識(shí)點(diǎn)一對(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(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(大量光

4、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(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 子例1有關(guān)光的波粒二象性的下列說法中，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(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)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析同一種光在

5、不同條件下，有時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性，有時(shí)表現(xiàn) 出粒子性，A錯(cuò).電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量；光子無靜止質(zhì)量， 以場(chǎng)的形式存在，B錯(cuò).光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)(頻率越低),其波動(dòng)性越顯著， 反之，粒子性越顯著，C對(duì).大量光子的行為往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，D 錯(cuò).答案C曲劇用 光既有波動(dòng)性又有粒子性，二者是統(tǒng)一的.光的波長(zhǎng) 越長(zhǎng)，波動(dòng)性越強(qiáng)，波長(zhǎng)越短，粒子性越強(qiáng).個(gè)別光子易顯示粒子性， 大量光子易顯示波動(dòng)性.知識(shí)點(diǎn)二 物質(zhì)波的理解和波長(zhǎng)計(jì)算1. 對(duì)物質(zhì)波的理解(1) 任何物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動(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.(2) 粒子在空間各處出現(xiàn)的

6、幾率受統(tǒng)計(jì)規(guī)律支配，不要以宏觀觀 點(diǎn)中的波來理解德布羅意波.(3) 德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣，使之包括了所有的物質(zhì)粒子，即光子與實(shí)物粒子都具有粒子性，又都具有波動(dòng)性， 與光子對(duì)應(yīng)的波是電磁波，與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是物質(zhì)波.2. 計(jì)算物質(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p =mv.(2) 根據(jù)波長(zhǎng)公式 匕求解.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h1子的能量：尸h v,動(dòng)量p =微觀粒子的動(dòng)能：Ek=2mv2,動(dòng)量p =mv.令忑視角對(duì)物質(zhì)波的理解例三 下列關(guān)于德布羅意波的認(rèn)識(shí)，正確的解釋是 （）A .任何一個(gè)物體都有一種波和它對(duì)

7、應(yīng)，這就是物質(zhì)波B . X光的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C.電子的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D .宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體不具有波動(dòng)性解析運(yùn)動(dòng)的物體才具有波動(dòng)性，A項(xiàng)錯(cuò)；宏觀物體由于動(dòng)量 太大，德布羅意波長(zhǎng)太小，所以看不到它的干涉、衍射現(xiàn)象，但仍具 有波動(dòng)性，D項(xiàng)錯(cuò)；X光是波長(zhǎng)極短的電磁波，是光子，它的衍射不 能證實(shí)物質(zhì)波的存在，B項(xiàng)錯(cuò).答案C令題視角2物質(zhì)波波長(zhǎng)的計(jì)算例呂 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271.67X 10 27 kg）解析中子的動(dòng)量為pi = mi

8、v,子彈的動(dòng)量為p2= m2V,據(jù)ah知中子和子彈的德布羅意波的波長(zhǎng)分別為h 、 h pi，p；聯(lián)立以上各式解得：入=miv，山=既將 mi = 1.67X 10-27 kg, v= 1 x 103 m/s, h = 6.63X 10-34 J s, m2=1.0x 10-2 kg代入上面兩式可解得k = 4.0x 10-10 m,6.63X 10-35 m.答案4.0x 10-10 m 6.63X 10- 35 m名師點(diǎn)評(píng) 本題考查德布羅意波的波長(zhǎng)計(jì)算.一般先求出動(dòng)量，再由公式 Ah求德布羅意波的波長(zhǎng).注意將各物理量統(tǒng)一采用國(guó)際制單位.疑難突破 思維升華*以攜說陸JS婁瞬迪 典型問題一一人類

9、對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)歷程光的本性是什么？從牛頓的光的微粒說，到托馬斯楊和菲涅耳的光的波動(dòng)說，從麥克斯韋的光的電磁說，到愛因斯坦的光子說，人類對(duì)光的認(rèn)識(shí)構(gòu)成了一部科學(xué)史詩(shī).X微粒說波動(dòng)說電磁說光子說波粒二象性年代17世紀(jì)17世紀(jì)19世紀(jì)中期20世紀(jì)中期20世紀(jì)初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 子特征等于電磁波速內(nèi)容要點(diǎn)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 性光是 群 彈性粒子光疋種機(jī)械波光疋種電磁波關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是（

10、）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，光電效應(yīng)說明光具有粒子性D .光的波粒二象性是將牛頓的粒子說和惠更斯的波動(dòng)說真正有機(jī)地統(tǒng)一起來解析光的波動(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

11、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. 選項(xiàng)C正確、選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤.答案C即7即縱（多選）人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了曲折的過程.下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是（）A .牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B .光的雙縫干涉顯示了光的波動(dòng)性C.麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波D .光具有波粒二象性解析：選BCD.牛頓的“微粒說”認(rèn)為光是一種物質(zhì)微粒，愛因 斯坦的“光子說”認(rèn)為光是一份一份不連續(xù)的能量，顯然選項(xiàng)A錯(cuò) 誤；干涉、衍射是波的特性，光能發(fā)生干涉說明光具有波動(dòng)性，選項(xiàng) B正確；麥克斯韋根據(jù)光的傳播不需要介質(zhì)，以及電磁波在真空中的

12、傳播速度與光速近似相等，認(rèn)為光是一種電磁波，后來赫茲用實(shí)驗(yàn)證 實(shí)了光的電磁說，選項(xiàng)C正確；光具有波動(dòng)性與粒子性，稱為光的 波粒二象性，選項(xiàng)D正確.分層j寅練 鞏固洛判以練促與！補(bǔ)矩?fù)P尺隨堂達(dá)標(biāo)1. （2016哈爾濱高二檢測(cè)）下列各組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性的是（）A .光的色散和光的干涉B. 光的干涉和光的衍射C. 泊松亮斑和光電效應(yīng)D .光的反射和光電效應(yīng)解析：選C.光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波動(dòng)性的證據(jù) ， 光電效應(yīng)說明光具有粒子性 ，光的反射和色散不能說明光具有波動(dòng)性 或粒子性 ， 故選項(xiàng) C 正確2對(duì)光的認(rèn)識(shí)，以下說法正確的是 ()A .光波和聲波的本質(zhì)相同，都具有波粒二象性B

13、.光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，兩種性質(zhì)是不相容的C.光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)， 就不具有波動(dòng)性了D .光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明 顯，在另外某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯解析：選D.光波是電磁波，具有波粒二象性，聲波是機(jī)械波， 是振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播 ，二者本質(zhì)不同 ， A 錯(cuò)；光的干涉、 衍射現(xiàn)象， 這屬于波的特征 ，微粒說無法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象用波動(dòng)說無法解釋 ， 而用光子說可以完美地進(jìn)行解釋 ，證實(shí)光具有粒子性因此 ，光既具 有波動(dòng)性 ，又具有粒子性 ， B 錯(cuò)；光的波動(dòng)性與粒子性都是光的本質(zhì) 屬性，只是表現(xiàn)明顯與否，不容易觀察并不說明

14、不具有，C錯(cuò)；波動(dòng) 性和粒子性是光在不同情況下的不同表現(xiàn) ，是同一客體的兩個(gè)不同側(cè) 面、不同屬性，我們無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn) 為光具有波粒二象性， D 對(duì)3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、太陽都具有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫做物質(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：選C.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，只 有選項(xiàng)C正確.4.電子經(jīng)電勢(shì)差為U = 220 V的電場(chǎng)加速，在vc的情況下，求 此電子的德布羅意波長(zhǎng).（已知：電子質(zhì)量為9.11X10-31 kg,電子電 荷量為 1.6X 10_19 C）解析：在電場(chǎng)作用下2mv2 = eU,得 心片器，根據(jù)德布羅意波 長(zhǎng)