光的波粒二象性和德布羅意波 導(dǎo)學(xué)案 高二下學(xué)期物理粵教版（2019）選擇性必修第三冊

=PAGE1*2-1PAGE*2-1=PAGE1*2光的波粒二象性和德布羅意波姓名：班級:學(xué)號：1【學(xué)習(xí)目標】1.通過光的雙縫干涉試驗了解和理解光的波粒二象性，理解光是一種概率波。并且能夠分析不同不同光學(xué)現(xiàn)象對光性質(zhì)的體現(xiàn)。2.通過電子衍射的試驗知道實物粒子和光子一樣具有波動性。通過討論認識到無法觀察到宏觀物體波動性的原因?！緩?fù)習(xí)回顧】一個電子吸收一個光子的能量一個電子吸收一個光子的能量，一部分能量用來克服金屬的逸出功，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能。愛因斯坦的光電效應(yīng)方程：【新課教學(xué)】環(huán)節(jié)一：小組討論粒子的特性:空間的排斥性，可碰撞，有確定的軌道。波的特性:空間的疊加性，延伸性。下列哪些現(xiàn)象體現(xiàn)光的粒子性，哪些體現(xiàn)光的波動性？為什么？還有沒有其他現(xiàn)象可以體現(xiàn)光的性質(zhì)呢？1.光電效應(yīng) 2.光的干涉 3.光的衍射 4.康普頓散射粒子性波動性現(xiàn)象一：分析：現(xiàn)象一：分析：現(xiàn)象二：分析：現(xiàn)象二：分析：其他現(xiàn)象：其他現(xiàn)象：波動性：突出表現(xiàn)在傳播過程中波動性：突出表現(xiàn)在傳播過程中。光的性質(zhì)不同側(cè)面光的性質(zhì)不同側(cè)面粒子性：突出表現(xiàn)在與物質(zhì)相互作用中粒子性：突出表現(xiàn)在與物質(zhì)相互作用中。結(jié)論：單純用粒子/波動模型均完整地描述光的性質(zhì)。環(huán)節(jié)二：實驗探究實驗一：通過光的雙縫干涉實驗觀察光強減弱后干涉圖像的變化。光的雙縫干涉圖樣光強減弱現(xiàn)象：當光強減弱，屏幕上的條紋變成。猜想原因：結(jié)論：干涉圖像的變化體現(xiàn)光的。實驗二：將光源的強度減弱，每次只有一個光子通過狹縫，觀察感光片上亮點變化。觀察隨著記錄時間的增加，感光屏上圖像的變化。記錄時間短：記錄時間長：結(jié)論：單個光子也具有。光同時具有波動性和粒子性，即波粒二象性。一般來說頻率越高、波長越短、能量越大的光子其粒子性越顯著，頻率越低、波長越長、能量越小的光子其波動性越顯著。環(huán)節(jié)三：德布羅意的猜想和驗證實物粒子和光一樣具有波粒二象性。這種與實物粒子相聯(lián)系的波后來被稱為德布羅意波或物質(zhì)波。實物粒子的德布羅意波的波長和動量滿足以下關(guān)系：λ=h/p若以電子為例，電子的質(zhì)量為9.1×10-31kg，某電子速度大小為4.0×106m/s，請計算該電子對應(yīng)的德布羅意波長。

晶體內(nèi)部的原子（或離子）在空間呈周期性排列，在每一層晶面上就構(gòu)成一定形狀的網(wǎng)格，每一個網(wǎng)格就相當于一個狹縫．所以，電子束照射到晶體上可能會發(fā)生衍射。環(huán)節(jié)四：電子衍射實驗在德布羅意波的概念提出后，戴維森和G.P.湯姆孫分別發(fā)現(xiàn)了電子衍射現(xiàn)象。后續(xù)的實驗證明其他微觀粒子也具有波動性。波粒二象性是所有微觀粒子的共同特征。想一想：為什么宏觀物體觀察不到德布羅意波的現(xiàn)象呢？算一算：質(zhì)量為10g的子彈，速度為500m/s，它對應(yīng)的德布羅意波波長是多少?

原因：宏觀物體對應(yīng)的物質(zhì)波波長很小，很難觀察其波動性?！菊n堂小結(jié)】光同時具有波動性和粒子性，即波粒二象性。光的粒子性和波動性通過普朗克常數(shù)聯(lián)系起來。由于干涉條紋是光子落在感光片各點概率分布的反應(yīng)，因此物理學(xué)中把光波看做概率波。實物粒子和光一樣具有波粒二象性。這種與實物粒子相聯(lián)系的波后來被稱為德布羅意波或物質(zhì)波。實物粒子的波長與其動量之間滿足關(guān)系：p=?/λ。【課堂練習(xí)】1.下列關(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．光波與機械波是同樣的一種波。C．光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的。D．光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子能量ε＝hν中， 頻率ν仍表示的是波的特性。2．對波粒二象性的理解，下列說法錯誤的是()A．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，而康普頓效應(yīng)從動量方面進一步揭示了光的粒子性。B．德布羅意提出：實物粒子也具有波動性