3　粒子的波動(dòng)性.ppt

1、前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實(shí)表現(xiàn)，那么我們究竟怎樣來認(rèn)識(shí)光的本質(zhì)和把握其特性呢？,光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動(dòng)性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性。本節(jié)將針對(duì)光的這兩個(gè)特性進(jìn)一步的展開分析。,第三節(jié) 嶄新的一頁：粒子的波動(dòng)性,第十七章波粒二象性,了解光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性。 知道實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性。 知道德布羅意波的波長和粒子動(dòng)量關(guān)系。,1、知識(shí)與技能,了解物理真知形成的歷史過程。 了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)以及實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理研究的重要性。 知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。,2、過程與方法,通過學(xué)生閱讀和教師介紹講解，使學(xué)生了解科學(xué)真知的

2、得到并非一蹴而就，需要經(jīng)過一個(gè)較長的歷史發(fā)展過程，不斷得到糾正與修正。 通過相關(guān)理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。 通過了解電子衍射實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解創(chuàng)造條件來進(jìn)行有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的方法。,3、情感態(tài)度與價(jià)值觀,重點(diǎn) 實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長和粒子動(dòng)量關(guān)系。 難點(diǎn) 實(shí)物粒子的波動(dòng)性的理解。,本節(jié)知識(shí)線索,光具有波粒二象性,徳布羅意提出實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的假設(shè),數(shù)學(xué)推理（與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波）,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）,實(shí)驗(yàn)技術(shù)問題的解決（X涉嫌的晶格衍射）,電子衍射實(shí)驗(yàn)（質(zhì)子、中子、原子、分子）,一.光的波粒二象性,二.粒子的波動(dòng)性,三.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,一

3、、光的波粒二象性,1、光的特性： 大量事實(shí)說明：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。 光的分立性和連續(xù)性是相對(duì)的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 2、光子的能量與動(dòng)量之間的關(guān)系： =h P=h/ 兩式的物理量和p描述光的粒子性，和描述光的波動(dòng)性。,二、粒子的波動(dòng)性,法國物理學(xué)家，德布羅意原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點(diǎn)，用對(duì)比的方法分析問題。 1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠基人之一。,普朗克,德布羅意寫道：“整個(gè)19世紀(jì)以來在光學(xué)上，與波動(dòng)方面的研究相比，忽視了粒子方面的研究；而在實(shí)物粒子的研究上，是否發(fā)生了相反的錯(cuò)

4、誤呢？是不是我們吧粒子方面的圖像想的太多，而忽視了波的現(xiàn)象？”,1、粒子波動(dòng)性的假設(shè) 1923年，德布羅意最早想到了這個(gè)問題，并且大膽地設(shè)想，對(duì)于光子的波粒二象性會(huì)不會(huì)也適用于實(shí)物粒子。 實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性 實(shí)物粒子：靜止質(zhì)量不為零的那些微觀粒子。,例題,如速度v=5.0102m/s飛行的子彈，質(zhì)量為m=10-2Kg，對(duì)應(yīng)的德布羅意波長為：,電子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s, 對(duì)應(yīng)的德布羅意波長為：,3、物質(zhì)波波長,為德布羅意波長，h為普朗克常量，p為粒子動(dòng)量。,三、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們

5、并不認(rèn)為它有波動(dòng)性作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為1010m數(shù)量級(jí)，找與之相匹配的障礙物也非易事,1、電子衍射實(shí)驗(yàn) 電子束在穿過細(xì)晶體粉末或薄金屬片后，也象X射線一樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。,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)。,電子束穿過鋁箔后的衍射圖像,除了電子以外，后來還陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子，中子，以及原子的波動(dòng)性。,1、光學(xué)顯微鏡的原理 使用無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的顯微鏡主要由物鏡、管鏡和目鏡組成。標(biāo)本經(jīng)物鏡和管鏡放大后，形成放大倒立的實(shí)象；實(shí)象經(jīng)目鏡再次放大后，形成放大的虛象。,科學(xué)漫步,2、電子顯微鏡的原理

6、電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。,光學(xué)顯微鏡,掃描式電子顯微鏡,動(dòng)畫：波的干涉,光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。 光子的能量與動(dòng)量之間的關(guān)系： =h P=h/ 兩式的物理量和p描述光的粒子性，和 描述光的波動(dòng)性。,實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性 一個(gè)能量為E、動(dòng)量為 p 的實(shí)物粒子同時(shí)具有波動(dòng)性，動(dòng)量為 P 的粒子波長：,頻率:,這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波后來稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。,物質(zhì)波波長：,為德布羅意波長，h為普朗克常量，p為粒子動(dòng)量。,1、(高考模擬)現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d的某生物大分子的

7、結(jié)構(gòu)。為滿足測(cè)量要求，將顯微其中鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長設(shè)定為d/n,n1.一直普朗克恒量h，電子質(zhì)量為m和電子電荷量e，不計(jì)電子的初速度，則顯微鏡工作是電子的加速電壓為（ ）,（06全國） 2、已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為 v0 （ ） A.當(dāng)用頻率為2 v0的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子 B.當(dāng)用頻率為2 v0的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hv C.當(dāng)照射光的頻率v大于v0時(shí)，若v增大，則逸出功增大 D.當(dāng)照射光的頻率v大于v0時(shí)，若增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍,1光電管是一種把_信號(hào)轉(zhuǎn)換成_信號(hào)的器件，它主要用于自動(dòng)化裝置及_等技術(shù)裝置

8、里 2能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的極限頻率是6.01014Hz根據(jù)能量守恒，用頻率是7.01014Hz的紫光照射金屬鈉，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能是_ J,光,電,有聲電影,6.6310-20,3當(dāng)用一束紫外線照射裝在原不帶電的驗(yàn)電器金屬球上的鋅板時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng)，這時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象是（ ） A驗(yàn)電器內(nèi)的金屬箔帶正電 B有電子從鋅板上飛出來 C有正離子從鋅板上飛出來 D鋅板吸收空氣中的正離子,AB,4在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，如果需要增大光電子到達(dá)陽極時(shí)的速度，可采用哪種方法？（ ） A增加光照時(shí)間 B增大入射光的波長 C增大入射光的強(qiáng)度 D增大入射光頻率,D,5下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，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光的波長越長，其波動(dòng)性越顯著，波長越短，其粒子性越顯著 D大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性,C,15金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率是6.01014Hz根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒守律，計(jì)算用波長0.40m的單色光照射金屬鈉時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能是多大？,答案：0.9910-19J,1、解：光的衍射和折射說明光具有