2017_2018学年高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性教师用书新人教版选修3_5

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1、第3节　粒子的波动性　1.知道光具有波粒二象性，区分光的波动性和粒子性．　2.知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性．3．了解德布罗意波和粒子动量的关系．一、光的波粒二象性1．波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性．2．光子的能量和动量：光子的能量ε和动量p可分别表示为：ε＝hν，p＝.能量ε和动量p是描述物质粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质波动性的典型物理量．普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁．1．(1)光的干涉、洐射、偏振现象说明光具有波动性．(　　)(2)光子数量越大，其粒子性越明显．(　　)(

2、3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．(　　)提示：(1)√　(2)×　(3)√二、粒子的波动性及物质波的实验验证1．粒子的波动性(1)德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．(2)物质波的波长、频率关系式：波长：λ＝　频率：ν＝.2．物质波的实验验证(1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．(2)实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射

3、图样，证实了电子的波动性．(3)说明①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝和λ＝关系同样正确．②宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．2．(1)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波．(　　)(2)湖面上的水波就是物质波．(　　)(3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．(　　)提示：(1)×　(2)×　(3)√知识点一　对光的波粒二象性的理解实验基础表现说明光的波动性干涉和衍射(1)光子在空间各点出现的可

4、能性大小可用波动规律来描述(2)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质(3)波长长的光容易表现出波动性(1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的(2)光的波动性不同于宏观观念的波光的粒子性光电效应、康普顿效应(1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质(2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性(3)波长短的光，粒子性显著(1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的(2)光子不同于宏观观念的粒子　有关光的波粒二象性的下列说法中，正确的是(　　)A．有的光是波，有的光

5、是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性[解析]　同一种光在不同条件下，有时表现出波动性，有时表现出粒子性，A错．电子是实物粒子，有静止质量；光子无静止质量，以场的形式存在，B错．光的波长越长(频率越低)，其波动性越显著，反之，粒子性越显著，C对．大量光子的行为往往表现出波动性，D错．[答案]　C　光既有波动性又有粒子性，二者是统一的．光的波长越长，波动性越强，波长越短，粒子性越强．个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性．知识点二

6、　物质波的理解和波长计算1．对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．(2)粒子在空间各处出现的几率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv.(2)根

7、据波长公式λ＝求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝；微观粒子的动能：Ek＝mv2，动量p＝mv.　　下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是(　　)A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性[解析]　运动的物体才具有波动性，A项错；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性

8、，D项错；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B项错．[答案]　C　物质波波长的计算　如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为1.67×10－27kg)[解析]　中子的动量为p1＝m1v，子弹的动量为p2＝m2v，据λ