最新201X版 第17章 3　粒子的波動(dòng)性

1、3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(shuō)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(guān)觀(guān)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

2、？【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(guān)角度還是宏觀(guān)角度？【提示】應(yīng)從微觀(guān)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(guò)程中，有的光是波，有的光是粒子，這句話(huà)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(shuō)學(xué)說(shuō)名稱(chēng)微粒說(shuō)波動(dòng)說(shuō)電磁說(shuō)光子說(shuō)波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克斯韋愛(ài)因斯坦公認(rèn)實(shí)驗(yàn)依據(jù)光的直線(xiàn)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

3、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(guān)世界宏觀(guān)世界微觀(guān)世界微觀(guān)世界微觀(guān)世界實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)說(shuō)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(lái)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(guān)觀(guān)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(3)波長(zhǎng)短的光，粒

4、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(guān)觀(guān)念的粒子1(多選)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“微粒說(shuō)”惠更斯提出“波動(dòng)說(shuō)”，愛(ài)因斯坦提出“光子說(shuō)”，它們都說(shuō)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(guān)概念上的波，也可以看成微觀(guān)概念上的粒子C光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性D光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性【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(lái)描述，不是惠更斯的波動(dòng)說(shuō)中宏觀(guān)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(shuō)中的經(jīng)典微粒某現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，是指波動(dòng)

5、理論能解釋這一現(xiàn)象某現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，是指能用粒子說(shuō)解釋這個(gè)現(xiàn)象要區(qū)分說(shuō)法和物理史實(shí)與波粒二象性之間的關(guān)系C、D正確，A、B錯(cuò)誤【答案】CD2下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472028】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】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，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，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(guān)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

6、，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)形式存在的物質(zhì)，所以，不能說(shuō)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(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收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤【答案】C(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

7、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，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱(chēng)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(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17­3­1所示，證實(shí)了電子的波動(dòng)性電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣圖17­3­1(3)說(shuō)明人們陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子

8、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(guān)物體的質(zhì)量比微觀(guān)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(wú)法觀(guān)察到它的波動(dòng)性1一切宏觀(guān)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()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(jiàn)的宏觀(guān)物體的質(zhì)量比微觀(guān)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(wú)法觀(guān)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

9、羅意提出了實(shí)物粒子的波動(dòng)性探討2：宏觀(guān)物體的運(yùn)動(dòng)也具有波動(dòng)性嗎？【提示】不管是微觀(guān)粒子還是宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)的物體，都具有波動(dòng)性，但宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)物體的波動(dòng)性很不明顯1物質(zhì)的分類(lèi)(1)由分子、原子、電子、質(zhì)子及由這些粒子組成的物質(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(jiàn)的，不是由實(shí)物粒子組成的，而是一種客觀(guān)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(guān)察不到宏觀(guān)物體的波動(dòng)性，是因?yàn)楹暧^(guān)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(xiě)出宏觀(guān)物體或微觀(guān)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(guān)粒子的能量和動(dòng)量的不同表達(dá)式如光子的能量：

10、h，動(dòng)量p；微觀(guān)粒子的動(dòng)能：Ekmv2，動(dòng)量pmv.3下列說(shuō)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)械波沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別C只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀(guān)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)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波【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、B均錯(cuò)誤；宏觀(guān)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(lái)，C錯(cuò)誤；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(yáng)，都有一種波和它對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波，D正確【答案】D4如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10 g的子彈都以103×1027 kg)【解析】中子的動(dòng)量為p1m1v，子彈的動(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m1×1027 kg，v1×103 m/s，h×1034 J·s，m2×102 kg代入上面兩式可解得1