崭新的一页：粒子的波动性

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1、导入新课前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？问题光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性。本节将针对光的这两个特性进一步的展开分析。知识要点第三节崭新的一页：粒子的波动性第十七章波粒二象性了解光既具有波动性，又具有粒子性。知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。教学目标1、知识与技能了解物理真知形成的历史过程。了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。知道某一物质在不同环境下

2、所表现的不同规律特性。2、过程与方法通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度。通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。3、情感态度与价值观教学重难点重点实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。难点实物粒子的波动性的理解。本节知识线索光具有波粒二象性徳布罗意提出实物粒子具有波动性的假设数学推理（与实物粒子相联系的波）设计实验（物质波的实

3、验验证）实验技术问题的解决（X涉嫌的晶格衍射）电子衍射实验（质子、中子、原子、分子）本节导航一.光的波粒二象性二.粒子的波动性三.物质波的实验验证一、光的波粒二象性1、光的特性：大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。2、光子的能量与动量之间的关系：ε=hγP=h/λ两式的物理量ε和p描述光的粒子性，γ和λ描述光的波动性。二、粒子的波动性法国物理学家，德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的

4、方法分析问题。1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。普朗克德布罗意写道：“整个19世纪以来在光学上，与波动方面的研究相比，忽视了粒子方面的研究；而在实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们吧粒子方面的图像想的太多，而忽视了波的现象？”1、粒子波动性的假设1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。实物粒子也具有波动性实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。这种与实物粒子相联系的波后来称为徳布罗意波，也叫物质波。2

5、、德布罗意关系式：一个能量为E、动量为p的实物粒子同时具有波动性，动量为P的粒子波长：例题如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为：电子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s,对应的德布罗意波长为：3、物质波波长为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。三、物质波的实验验证宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性．作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m数量级，找与之相匹配的

6、障碍物也非易事．1、电子衍射实验电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。屏P多晶薄膜高压栅极阴极1927年G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子）也独立完成了电子衍射实验。与C.J.戴维森共获1937年诺贝尔物理学奖。电子束穿过铝箔后的衍射图像除了电子以外，后来还陆续证实了质子，中子，以及原子的波动性。1、光学显微镜的原理使用无限远光学系统的显微镜主要由物镜、管镜和目镜组成。标本经物镜和管镜放大后，形成放大倒立的实象；实象经目镜再次放大后，形成放大的虚象。科学漫步2、电子显微镜的原理电子显微镜

7、是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。光学显微镜扫描式电子显微镜动画：波的干涉课堂小结光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光子的能量与动量之间的关系：ε=hγP=h/λ两式的物理量ε和p描述光的粒子性，γ和λ描述光的波动性。实物粒子也具有波动性一个能量为E、动量为p的实物粒子同时具有波动性，动量为P的粒子波长：频率:这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波，也叫物质波。物质波波长：为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。高考连

8、接1、(高考模拟)现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微其中镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n,n>1.一直普朗克恒量h，电子质量为m和电子电荷量e，不计电子的初速度，则显微镜工作是电子的加速电压为（）ABCD又，由德布罗意公式可得然后，联立①②式，即可求出显微镜工作时电子的加速电压解析：首先，由动能定理可得因此，本题答案为：D。（06