新課標(biāo)波粒二象性

新課標(biāo)波粒二象性第1頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射增透膜薄膜干涉鏡面檢測(cè)光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光確實(shí)是一種波第2頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六愛(ài)因斯坦康普頓光電效應(yīng)以及康普頓效應(yīng)等無(wú)可辯駁的證實(shí)了光是一種粒子．第3頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電磁波光子光的波動(dòng)性光的粒子性波長(zhǎng)頻率波速動(dòng)質(zhì)量能量動(dòng)量光的干涉光的衍射光的偏振有波動(dòng)參量，如：有波的行為特性如：有粒子參量，如：

有粒子的行為特性如：光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)光的波粒二象性第4頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六經(jīng)典物理學(xué)把物質(zhì)分為兩類(lèi)，一類(lèi)是質(zhì)子、電子等實(shí)物，另一類(lèi)是電場(chǎng)、磁場(chǎng)等，統(tǒng)稱(chēng)場(chǎng)。光是傳播者的電磁場(chǎng)，既然光有粒子性，那么，質(zhì)子、電子、原子、分子等實(shí)物粒子是否會(huì)在一定條件下表現(xiàn)出波動(dòng)性？1923年，德布羅意最早想到了這個(gè)問(wèn)題，并且大膽地設(shè)想，人們對(duì)于光子的波粒二象性也適用于實(shí)物粒子。第5頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六德布羅意波（物質(zhì)波）第6頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例1：質(zhì)量m=50Kg的人，以v=15m/s的速度運(yùn)動(dòng)，試求人的德布羅意波波長(zhǎng)。解：第7頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1927年G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子）也獨(dú)立完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)。與C.J.戴維森共獲1937年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。屏P多晶薄膜高壓柵極陰極2.電子衍射實(shí)驗(yàn)電子束在穿過(guò)細(xì)晶體粉末或薄金屬片后，也象X射線(xiàn)一樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。此后，人們相繼證實(shí)了原子、分子、中子等都具有波動(dòng)性。第8頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六由代入電子的德布羅意波波長(zhǎng)很短，用電子顯微鏡衍射效應(yīng)小，可放大200萬(wàn)倍。例2：求靜止電子經(jīng)15000V電壓加速后的德波波長(zhǎng)。解：靜止電子經(jīng)電壓U加速后的動(dòng)能第9頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

電子顯微鏡按結(jié)構(gòu)和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發(fā)射式電子顯微鏡等。透射式電子顯微鏡常用于觀(guān)察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細(xì)微物質(zhì)結(jié)構(gòu)；掃描式電子顯微鏡主要用于觀(guān)察固體表面的形貌。電子顯微鏡的光路與光學(xué)顯微鏡相仿。由于電子的德布羅意波長(zhǎng)短，衍射不明顯，故它的分辨能力很高，可以直接觀(guān)察到原子。高速的電子的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)短（波粒二象性），而顯微鏡的分辨率受其使用的波長(zhǎng)的限制，因此電子顯微鏡的分辨率（約0.1納米）遠(yuǎn)高于光學(xué)顯微鏡的分辨率（約200納米）。第10頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第11頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，將感光膠片放在屏的位置上，注意觀(guān)察照片，為什么會(huì)有這種現(xiàn)象？第12頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六短長(zhǎng)曝光時(shí)間結(jié)論1、這張照片清晰的顯示了光的粒子性．2、光子落在某些條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大（干涉加強(qiáng)區(qū)）。光的波粒二象性.swf概率波第13頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六在光的衍射實(shí)驗(yàn)中，攝像記錄弱光入射的幾個(gè)不同曝光階段的衍射圖樣，并進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)，在衍射圖樣中較亮的地方，光子出現(xiàn)的概率較大。單縫衍射像圓孔衍射像1、光的干涉2、光的衍射第14頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

光波是一種概率波，概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性．伽爾頓板實(shí)驗(yàn)——表明單個(gè)小球下落的位置是不確定的,但是它落在中間狹槽的可能性要大一些，即小球落在中間的概率較大．第15頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六思考與討論根據(jù)你的理解，說(shuō)明概率的意義，舉出幾個(gè)日常生活中的或科學(xué)中的事例，說(shuō)明哪些事件是個(gè)別出現(xiàn)時(shí)看不出什么規(guī)律，而大量出現(xiàn)時(shí)則顯示出一定的規(guī)律性．生活中，涉及概率統(tǒng)計(jì)的事件很多，例如：在研究分子熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，研究單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是毫無(wú)意義的，需要研究的是大量分子整體表現(xiàn)出來(lái)的規(guī)律，這叫做統(tǒng)計(jì)規(guī)律．第16頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

當(dāng)光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)和多個(gè)光子時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間曝光得到的照片仍然和光源很強(qiáng)、曝光時(shí)間較短時(shí)一樣，則光的波動(dòng)性不是光子之間的相互作用引起的．波動(dòng)性是光子本身的一種屬性第17頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六光的波動(dòng)性和粒子性的統(tǒng)一1．在微觀(guān)世界中：大量光子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果顯示出粒子性。

2．光在傳播時(shí)顯示波動(dòng)性；與物體發(fā)生作用時(shí)往往顯示粒子性。

3．按電磁波譜的的排列，頻率小波長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)波動(dòng)性顯著，粒子性不明顯；而頻率高波長(zhǎng)短時(shí)，粒子性顯著，而波動(dòng)性不明顯。第18頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六微觀(guān)粒子在某些條件下表現(xiàn)出粒子性,在另一些條件下表現(xiàn)出波動(dòng)性.兩種性質(zhì)雖寓于同一體中卻不能同時(shí)表現(xiàn)出來(lái)兩種圖像不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在你的視覺(jué)中少女?老婦?第19頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第20頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第21頁(yè)，共22頁(yè)，2023年，2月20日，星期六光既表現(xiàn)出波動(dòng)性，又表現(xiàn)出粒子性，由于微觀(guān)世界的某些屬性與宏觀(guān)世界不同，而我們的經(jīng)驗(yàn)僅局限于宏觀(guān)物體的運(yùn)動(dòng)．在生活中找不到一個(gè)既具有粒子性、又具有波動(dòng)性的物理模型幫助我們研究光子的