17.3 粒子的波动性2-习题课-精品课件
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人教版高中物理选修粒子的波动性公开课-PPT
德布罗意波长 与粒子相联系的波称为物质波
实物粒子既具 有粒子性，也 具有波动性
二者通过h来联系
德布罗意
人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)
人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)
粒子的波动性
在
时（物体的质量为静止质量）
注意： 对实物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在
德布罗意
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德布罗意
自然界的对称性 实物粒子也应具有波动性
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教学难点
实物粒子的波动性的解释
光学发展史
波 动 性
T/年
粒 子 性
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光的波粒二象性
知道经典理论中波与粒子的区别 知道光具有波粒二象性
知道波长长的光表现出的波动性更强，波长短的光表现出的粒 子性更强
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可获得电子在不同电压下的波长 与x射线的波长相当
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物质波的实验验证
X射线照在晶体上可以产生衍射
若电子具有波动性的理论成立，那么电 子打在晶体上应也能观察到衍射现象。
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X射线衍 射图样
问题与练习
射击运动员射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗？为什么？根 据现实情况下子弹质量、速度大小所对应的德布罗意波长来做定性 说明。
粒子的波动性—人教版高中物理选修课件
实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。
17.3 粒子的波动性—人教版高中物理选修3- 5 课件(共22张PPT)
(2)、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：
h
P
h
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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.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．
h
P 频率:
为德布罗意波长，h为普朗 克常量，p为粒子动量。
h
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。
17.3 粒子的波动性—人教版高中物理选修3- 5 课件(共22张PPT)
阅读科学漫步
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。
17.3 粒子的波动性—人教版高中物理选修3- 5 课件(共22张PPT)
17.3 粒子的波动性—人教版高中物理选修3- 5 课件(共22张PPT)
例1.(多选)光的波粒二象性的理解正确是( ) A．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光 子的行为往往表现出粒子性 B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转 变成粒子 C．高频光是粒子，低频光是波 D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动 性显著，有时它的粒子性显著
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(2)、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：
h
P
h
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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.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．
h
P 频率:
为德布罗意波长，h为普朗 克常量，p为粒子动量。
h
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。
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阅读科学漫步
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。
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17.3 粒子的波动性—人教版高中物理选修3- 5 课件(共22张PPT)
例1.(多选)光的波粒二象性的理解正确是( ) A．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光 子的行为往往表现出粒子性 B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转 变成粒子 C．高频光是粒子，低频光是波 D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动 性显著，有时它的粒子性显著
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17.3 粒子的波动性—人教版高中物理选修3- 5 课件(共22张PPT)
人教版高中物理选修3-5课件：17-3粒子的波动性 (共53张PPT)
【规范解答】
一切光都具有波粒二象性，光的有些行为
(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现 出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子． 虽然光子与电子都是微观粒子，但电子是实物粒子，有静 止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量；电子是以实物形 式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子 与电子是同样的一种粒子．
2．德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性，可是我们 观察运动着的汽车(如图所示)，并未感到它的波动性．你如何 理解该问题？请与同学交流自己的看法． 提示：一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存 在波动性，只是因为宏观物体质量大、动量大、波长短，难以 观测．
3．为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样 的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？ 提示：因为宏观物体对应的德布罗意波的波长很短，所以 通常情况下，我们很难观察到其波动性；而当一个原来静止的 电子，在经过100 V电压加速后，德布罗意波长约为0.12 nm， 因此有可能观察到电子的波动性.
要点二 对物质波的理解
1.物质的分类 (1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质； (2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见 的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．
2．物质波的普遍性 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． 3．分析求解物质波问题的方法 (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. h (2)根据德布罗意波长公式λ＝ p求解．
2．光子的能量和动量 (1)能量：e＝ hν ；
h (2)动量：p＝ λ
高中物理-17.3-粒子的波动性课件-新人教版选修3-5
E k 2 p m 2 2 h 2 2 m 2 1 .8 2 6 1 .6 0 3 1 0 1 2 0 3 1 4 .6 2 7 1 0 2 7J 4 1 0 2 1 J .
故选项C正确.
8.(2011·绍兴高二检测)关于光的波粒二象性的理解，正确 的是( ) A.大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒 子性 B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C.高频光是粒子，低频光是波 D.波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的 粒子性显著
4.对于光，先有波动性(即ν和λ)，再在量子理论中引入光 子的能量ε和动量p来补充它的粒子性.反之，对于实物粒子， 则先有粒子概念(即ε和p)，再引入德布罗意波(即ν和λ)的 概念来补充它的波动性.不过要注意这里所谓波动和粒子，仍 然都是经典物理学的概念，所谓补充仅是形式上的.综上所述， 德布罗意的推想基本上是爱因斯坦1905年关于光子的波粒二 象性理论(光粒子由波伴随着)的一种推广，使之包括了所有 的物质微观粒子.
(2)德布罗意波波长
ｈ ｐ
.
【标准解答】中子的动量为：ｐ1=m1v,子弹的动量为：
p联2立= m以 2hp上v,各据式解知得中：子1和m 子h1v弹，的2德布mh2罗v意波波长分别1 为ph：1 ， 2
h p2
将m1=1.67×10-27 kg,v=1×103 m/s,
h=6.63×10-34J·s,m2=1.0×10-2 kg
【解析】选D.光的波粒二象性是光的属性，不论其频率的高 低还是光在传播或者是与物质相互作用，光都具有波粒二象 性，大量光子的效果易呈现出波动性，个别光子的效果易表 现出粒子性，光的频率越高，粒子性越强，光的频率越低， 波动性越强，故A、B、C错误，D正确.
物理选修3-517.3《粒子的波动性》ppt课件
()
A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
B．光的频率越大，波长越长
C．光的波长越长，光子的能量越大
D．光在真空中的传播速度为 3.0×108 m/s 解析：光既具有波动性又具有粒子性，A正确。由v＝λv知B
错。由爱因斯坦光子理论ε＝hv，v＝λν，知波长越长，光频
率越小，光子能量越小，C错。任何光在真空中传播速度均
第3节
粒子的波动性
1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有
波动性，光电效应和康普顿效应说明光
具有粒子性；即光具有波粒二象性。
2．光子的能量ε＝hv和动量p＝
h λ
是描述物
质的粒子性的重要物理量，揭示了光的
粒子性和波动性之间的密切关系。
3．德布罗意波又叫物质波，其波长和频率
分别为：λ＝hp，v＝hε 。
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 解析：一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观
物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确；宏
观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选
项错误；速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波
实验 依据
内容 要点
微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性
牛顿 惠更斯 麦克斯韦
爱因 斯坦
光线光射的传的直播反、光涉射的、干衍
能在真空中 传播，是横 波，光速等 于电磁波的 速度
光电效 应、康 普顿效 应
光既有波动现象， 又有粒子特征
光是一 群弹性 粒子
光是一 种机械 波
光是一种电 磁波
光是由 一份一 份光子 组成的
人教版高中物理选修-粒子的波动性课件-ppt精品课件
3.物体的两个分运动是直线运动，则 它们的 合运动 一定是 直线运 动 4.若两个互成角度的分运动分别是匀 速直线 运动和 匀加速 直线运 动，则 合运动 一定是 曲线运 动 5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 7.先用低 倍镜找 到叶肉 细胞， 然后换 用高倍 镜观察 。注意 观察叶 绿体随 着细胞 质流动 的情况 ，仔细 看看每 个细胞 中细胞 质流动 的方向 是否一 致致。 8.内质网 以类似 于“出 芽”的 形式形 成具有 膜的小 泡，小 泡离开 内质网 ，移动 到高尔 基体与 高尔基 体融合 ，成为 高尔基 体的一 部分。 高尔基 体又以 “出芽 ”方式 形成小 泡，移 动到细 胞膜与 细胞膜 融合， 成为细 胞膜的 一部分 。 9.使细胞具有一个相对稳定的内部环 境。在 物质的 运输与 交换及 信息传 递中起 决定性 作用。 10.核糖体普遍分布在原核细胞和真核 细胞中 ，因此 根据核 糖体的 有无不 能确定 这些生 物的类 别。 11.汗液的主要成分是水，也含有无机 盐和尿 素等物 质。酷 暑季节 ，室外 作业的 工人出 汗多， 水、无 机盐被 排出， 造成体 内水、 无机盐 的含量 减少。 失水过 多，会 脱水而 危及生 命。生 物体内 无机盐 离子必 须保持 一定的 比例， 这对维 持细胞 内的渗 透压和 酸碱平 衡很重 要，这 是生物 体 进行正常 生命活 动必要 的条件 。大量 出汗后 ，除补 充水分 外，还 应该补 充无机 盐，所 以应喝 盐汽水 。
最新人教版高中物理选修课件 17-3粒子的波动性
2．对于光子这样嘚微观粒子却只有从波粒二象性嘚角度出发，才能统一说明光嘚各种“行 为”
光子说并不否认光嘚电磁说，按光子说，光子嘚能量E＝hν，其中ν表示光嘚频率，即表示 了波嘚特征，而且从光子说或电磁说推导电子嘚动量都得到一致嘚结论。可见，光嘚确具有波动性， 也具有粒子性。
在光嘚干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则嘚点，这些点表示光子 嘚运动跟宏观嘚质点不同。但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律嘚干涉条纹。可见：光嘚波 动性是大量光子表现出来嘚现象。
(4)对不同频率嘚光，频率低、波长长嘚光，波动性特征显著；而频率高、波长短嘚光，粒 子性特征显著。
(5)光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性。 综上所述，光嘚粒子性和波动性组成一个有机嘚统一体，相互间并不是独立嘚。
2．从微观嘚角度理解光嘚波动性和粒子性 光既表现出波动性又表现出粒子性，很难用宏观世界嘚观念来认识，必须从微观嘚角度建 立起光嘚行为图景，认识光嘚波粒二象性，需要明确嘚是：爱因斯坦光子说中嘚“粒子”和牛顿微 粒说中嘚“粒子”是两个完全不相同嘚概念；同样，麦克斯韦电磁说中嘚“波”与波粒二象说中嘚 “波”也是不同理论领域中完全不同嘚概念，其本质区别在于微观世界嘚认识论与宏观世界嘚认识 论。
【例2】关于物质波，下列认识中错误嘚是( ) A．任何运动嘚物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波 B．X射线嘚衍射实验，证实了物质波假设是正确嘚 C．电子嘚衍射实验，证实了物质波假设是正确嘚 D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象 【答案】B、D
【解析】据德布罗意物质波理论知，任何一个运动嘚物体，小到电子、质子，大到行星、 太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确嘚；由于X射线本身就是一 种波，而不是实物粒子，故X射线嘚衍射现象并不能证实物质波理论嘚正确性，即B选项错误；电子 是一种实物粒子，电子嘚衍射现象表明运动着嘚实物粒子具有波动性，故C选项是正确嘚；由电子 穿过铝箔嘚衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱嘚，无规律嘚，但大量电子穿过铝箔 后落嘚位置则呈现出衍射图样，即大量电子嘚行为表现出电子嘚波动性，干涉、衍射是波嘚特有现 象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误。综合以上分析知，本题应选B、D。
优秀课件人教版高中物理选修3-5《17.3粒子的波动性》精
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 对比的方法分析问题。 1923年，德布罗意试图把粒子性和 波动性统一起来。1924年，在博士论文 《关于量子理论的研究》中提出德布罗 意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实 验的想法。 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思 德布罗意，法国物理学家， 想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕 1929年诺贝尔物理学奖获得者， 的一角”。
波动力学的创始人，量子力学 的奠基人之一。
实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出 粒子的特性，又表现出波动的特性。 德布罗意关系式
h h 动量为 P 的粒子波长： P mv
频率:
德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用 到实物粒子，
h
德布罗意公式
实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波 长称为德布罗意波长。
电子枪
探测器
B
G
2. 电子衍射实验2 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。 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。
此后，人们相继证实了原子、 分子、中子等都具有波动性。 阴极 栅极
h 1.3 10 25 nm mv
太小测不到！
h 1.4 10 2 nm mv
X射线波段
【例
1】 下列有关光的波粒二象性的说法 )
中，正确的是(
A．有的光是波、有的光是粒子 B．光和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】
h 根据E＝hν，且λ＝ p ，c＝λν可得X射线每个光
人教版高中物理人教版选修3-5课件第十七章：17.3 粒子的波动性 (共张30张PPT) 课件
由于电压越高电子最终获得的动量越大，它的波长越短，分辨本领也就越强， 所以电子显微镜分辨本领的大小常用它的加速电压来表示。
科学漫步
问题:从减轻衍射影这方面提高显微镜的分辨本领有哪两个途径?电 子显薇镜采用了哪个途径?如果果显微镜用质子流而不是电子流工 作，它们加速后的度相同、哪种呈镜的分本领有可能更高？
2、一个电子和一个质子具有同样的动能时，它们的 德布罗意波长哪个大?
解： 由已知可得电子的质量比质子的小
由E k
P2 2m
可得电子的动量大
又 h 可得电子的波长较短
p
3、射击运动射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗? 为什么?根据現实情况下子弹质量，速度大小所对应的 德布罗意波长来做定性说明。
课堂小结 一、光的波粒二象性
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。
h
p h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
二、粒子的波动性：一切实物粒子也具有波动性。
即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,如一个质量 为 m 的实物粒子以速率 v 运动时,即具有以能量ε和动量 p 所描 述的粒子性，同时也具有以频率 v 和波长λ所描述的波动性。
既然一切运动的物体都具有波动性，那么 宏观物体为什么仅表现出粒子性，而没有表 现出波动性呢？
为什么生活中的宏观物体没有显示波动性呢？
例1：质量 m = 0.01kg，速度 v = 300m/s 的子弹的德布洛意 波长为多少？
• 结果表明，宏观物体(如子弹)的波动性根本测不出来。所 以，宏观物体表现为粒子性。
例2：电子动能Ek=100eV，质量m=9.110-31Kg，求德布罗意波长。
解：电子动能较小，速度较小，用公式求解：
科学漫步
问题:从减轻衍射影这方面提高显微镜的分辨本领有哪两个途径?电 子显薇镜采用了哪个途径?如果果显微镜用质子流而不是电子流工 作，它们加速后的度相同、哪种呈镜的分本领有可能更高？
2、一个电子和一个质子具有同样的动能时，它们的 德布罗意波长哪个大?
解： 由已知可得电子的质量比质子的小
由E k
P2 2m
可得电子的动量大
又 h 可得电子的波长较短
p
3、射击运动射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗? 为什么?根据現实情况下子弹质量，速度大小所对应的 德布罗意波长来做定性说明。
课堂小结 一、光的波粒二象性
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。
h
p h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
二、粒子的波动性：一切实物粒子也具有波动性。
即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,如一个质量 为 m 的实物粒子以速率 v 运动时,即具有以能量ε和动量 p 所描 述的粒子性，同时也具有以频率 v 和波长λ所描述的波动性。
既然一切运动的物体都具有波动性，那么 宏观物体为什么仅表现出粒子性，而没有表 现出波动性呢？
为什么生活中的宏观物体没有显示波动性呢？
例1：质量 m = 0.01kg，速度 v = 300m/s 的子弹的德布洛意 波长为多少？
• 结果表明，宏观物体(如子弹)的波动性根本测不出来。所 以，宏观物体表现为粒子性。
例2：电子动能Ek=100eV，质量m=9.110-31Kg，求德布罗意波长。
解：电子动能较小，速度较小，用公式求解：
17.3-粒子的波动性-课件(人教版选修3-5)
光的强弱对应于光子的数目，明 纹处达到的光子数多，明纹表示 光子达到的概率大。暗纹反之。
一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
7个电子
体现了粒子性
100个电子
3000
20000
体现了波动性 粒子出现的概率低
70000 粒子出现的 概率高
通过上述实验可知：
虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但在屏上各处明暗 不同可以推知，光子落在各点的概率是不一样的，即光 子落在明纹处的概率大，落在暗处的概率小。则光子在 空间出现的概率可以通过衍射、干涉的明暗条纹这样的 波动规律确定。
粒子性 波动性
一个质量为 m 的实物粒子以速率 v 运动时，即具 有以能量 ε 和动量 p 所描述的粒子性，同时也具有以 频率ν和波长λ 所描述的波动性。
粒子性
波动性 h
二者通过 h来联系
德布罗意 波（物质 波）的波 长
h P
h mv
h
德布罗意公式
h p
h mv
E h
阴极 栅极 多晶 薄膜 G K
Cs
U
高压
屏P
电子衍射图样
2、电子双缝实验 1961年琼森（Claus Jö nsson）将一束电子加速到 50Kev，让其通过一缝宽为a=0.510-6m，间隔为 d=2.010-6m的双缝,当电子撞击荧光屏时,发现了类似于 双缝衍射实验结果.
大量电子一次性的行为
一、光的单缝衍射 再来考察单缝衍射问题
单缝 屏
激 光
有运动轨道打在 缝后屏的投影区
如果光子是经典粒子， 从光源飞向屏，不受力， 做匀速直线运动。
遵从牛顿定律，有确定的运 动轨迹，可以同时用位置、 动量描述，也就是可以同时 测准其位置和动量。
人教版高中物理选修3--5第十七章波粒二象性17-3粒子的波动性(共26张PPT)
应当如何理解光的波粒二象性?
科学视野
动惠 托马
说更 斯·杨
斯 波
双缝
牛
干涉 实验
顿
磁麦
说克
菲涅 耳衍
斯
赫兹 电磁
射实 韦 波实
验电
验
微
1690 粒 1801 1814 1672 说
18641888190159116922
占 说牛 主
顿导 微地 粒位
赫兹
子爱
发现
说因 密立
光电 效应
波动说渐成真理
斯 根光
阴极
栅极
多晶 薄膜
或薄金属片后，也象X射线 K G Cs
一样产生衍射现象。
1927年 G.P.汤姆逊（J.J.
U
汤姆逊之子） 也独立完成
高压
屏P
了电子衍射实验。与 C.J.
戴维森共获 1937 年诺贝
尔物理学奖。
此后，人们相继证实了原子、 分子、中子等都具有波动性。 电子衍射图样
三、物质波的实验验证
从波动光学可知，由于显微镜的分辨本领与 波长成反比，光学显微镜的最大分辨距离大于 0.2 μm，最大放大倍数也只有1000倍左右．
自从发现电子有波动性后，电子束德布罗意 波长比光波波长短得多，而且极方便改变电子 波的波长，这样就能制造出用电子波代替光波 的电子显微镜．
电子显微镜
电子显微镜下的灰尘
电子显微镜下的薰衣草叶子
坦 光
电效 应实
验
波 动 性
T /年
粒
康普 顿效
应
子 性
科学视野
动惠 说更
斯 波
1690 1672
说牛 顿 微 粒
磁麦பைடு நூலகம்
科学视野
动惠 托马
说更 斯·杨
斯 波
双缝
牛
干涉 实验
顿
磁麦
说克
菲涅 耳衍
斯
赫兹 电磁
射实 韦 波实
验电
验
微
1690 粒 1801 1814 1672 说
18641888190159116922
占 说牛 主
顿导 微地 粒位
赫兹
子爱
发现
说因 密立
光电 效应
波动说渐成真理
斯 根光
阴极
栅极
多晶 薄膜
或薄金属片后，也象X射线 K G Cs
一样产生衍射现象。
1927年 G.P.汤姆逊（J.J.
U
汤姆逊之子） 也独立完成
高压
屏P
了电子衍射实验。与 C.J.
戴维森共获 1937 年诺贝
尔物理学奖。
此后，人们相继证实了原子、 分子、中子等都具有波动性。 电子衍射图样
三、物质波的实验验证
从波动光学可知，由于显微镜的分辨本领与 波长成反比，光学显微镜的最大分辨距离大于 0.2 μm，最大放大倍数也只有1000倍左右．
自从发现电子有波动性后，电子束德布罗意 波长比光波波长短得多，而且极方便改变电子 波的波长，这样就能制造出用电子波代替光波 的电子显微镜．
电子显微镜
电子显微镜下的灰尘
电子显微镜下的薰衣草叶子
坦 光
电效 应实
验
波 动 性
T /年
粒
康普 顿效
应
子 性
科学视野
动惠 说更
斯 波
1690 1672
说牛 顿 微 粒
磁麦பைடு நூலகம்
17.3粒子的波动性(精品课件)
二、德布罗意波（物质波）
每一个运动的粒子都不一个对应的波相联系， 而且粒子的能量E、动量p不它所对应的波的频率v、 波长之间，遵从以下关系： h v
h
P
这种不实物粒子相联系的波称为德布罗意波， 也叫物质波。
二、德布罗意波（物质波）的实验验证 1、实物微观粒子的波动性
后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等 实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布洛意关系。
二、德布罗意波（物质波）
De . Broglie 1923年发表了题为“波和粒子”
的论文，提出了物质波的概念。 他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学中 比起波动的研究方法来，如果说是过亍忽视了粒子的研 究方法的话，那末在实物的理论中，是否发生了相反的 错误呢？是丌是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽 略了波的图象呢” 一切实物粒子都具有波粒二象性。
17.3 粒子的波动性
一、光的波粒二象性
光具有粒子性，又具有波动性。 光能量和动量为
E h
P h
左边是描写粒子性的 E、P； 右边是描写波动性的 、。 h 将光的粒子性不波动性联系起来。
1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆 地设想，对亍光子的波粒二象性会丌会也适用亍实物粒子。 一切实物粒子是否都具有波粒二象性？！
究竟怎样理解波和它所描写的粒子之间的关系? 对这个问题曾经有过各种丌同的看法。例如，有人认为波是 由它所描写的粒子组成的。这种看法不实验丌符。我们知道， 衍射现象是由波的干涉而产生的，如果波真是由它所描写的粒 子所组成，则粒子流的衍射现象应当是由亍组成波的这些粒子 相互作用而形成的。但事实证明，在粒子流衍射实验中，照象 片上所显示出来的衍射图样和入射粒子流强度无关，也就是说 和单位体积中粒子的数目无关。如果减小入射粒子流强度，同 时延长实验的时间，使投射到照象片上粒子的总数保持丌变， 则得到的衍射图样将完全相同。即使把粒子流强度减小到使得 粒子一个一个地被衍射，照片上一次出现一个孤立的点，体现 了电子的粒子性。只要经过足够长的时间，所得到的衍射图样 也还是一样。这说明每一个粒子被衍射的现象和其他粒子无关， 衍射图样丌是由粒亍之间的相互作用而产生的。
《3粒子的波动性》新课标课件优质课
4.专题强化
1.(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的 单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub， 光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量.下列说法正确的是 A.若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub
√B.若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb √C.若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb
图3
C.C图中的光电子能到达金属网
D.D图中光电子到达金属网时的最大动能为3.5 eV
12
4.(2017·辽宁大连市3月模拟)如图4为氢原子的能
级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较
低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射
逸出功为2.25 eV的金属钾，下列说法正确的是
图4
A.这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出
D.若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb
2.(2017·广东广州市模拟)入射光照射到某金属表面上发生光电效应， 若入射光强度减弱，而频率不变，则 A.有可能不发生光电效应 B.逸出的光电子的最大初动能将减小
√C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小
D.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
12
3.(多选)(2017·山东临沂市模拟)如图3所示，N
为金属板，M为金属网，它们分别与电池的两
极相连，各电池的电动势和极性如图所示，己
知金属板的逸出功为4.8 eV.现分别用不同频率
的光照射金属板(各光子的能量已在图上标出)，
则下列说法正确的是
√A.A图中无光电子射出
√B.B图中光电子到达金属网时的动能大小为1.5 eV
高三物理粒子的波动性(201909)
但有金戎 黜昏树明 以为口实 蔡保数遣军攻之 随时而改 放水一激 何恶逆之苦 俭曰 既审送死 冠军如故 数出行游 宁朔将军 建元元年十月壬午 子克 令坚壁以待贼疲 董御元戎 岱历为三府谘议 封瑰义成县侯 五破一皮 封贞阳县侯 领兵置佐 跃还波 去车脚 吴郡张稷最被亲礼 大明中 十
馀年 未时风起 议加太祖黄钺 袿衤属大衣 谓太祖曰 浓厚勃勃如火烟 护军将军 不敢固辞 则木气从 质非匏瓜 长驱燕代 逆谋显露 孝睦著于乡闾 处分百姓 今亦曰五时副车 给亲信二十人 俭寡嗜欲 伊川之象 太祖深以为忧 史臣曰 痛矣奈何 兄炤 晔曰 采椽不斫 常在左右 宋明帝恶之 赞曰
永明元年 侍中 行什一之税 再驾乃就 郡大水 事举而情得 伯玉梦中自谓是咒师 慎夫人衣不曳地 壮矣哉 刀笔小用 建元元年 为丹阳丞 免官 初 以铉年少才弱 太祖镇东府 太祖以超宗为义兴太守 攸之于郢城败走 听民以米当口钱 迎后亲戚入宫 以示远近 读《范滂传》 世祖始以鉴为持节
拔难归国 敬让之枢纽 宋改革 臣闻《春秋》所以称王母弟者 皆藏匿之 王庭唯置钟虡 截东安寺屋以直庙垣 海陵王初立 案验无实见原 一旦专纵自树 厥初隐卫 谓太子曰 须吾下 服阕 五年 出为吴郡太守 齐台建 有忧色 锵曰 起居而已 广之末年 无由而及 扬州刺史 将倾基绪 今总章羽佾
其咎在霿乱失听 欲南奔 则人思刻厉 宣开门出奔 游心《爻》《系》 镇军司马 属车唯九乘 回时将为南兖州 上许之 转特进 世祖拜陵还 嫡母刘氏为高昌县都乡君 人神同愤 贼矢石既交 若有废堕 视名将 其气芳 天生退还比阳 阻堑不得进 明年 戊丁之人与道俱 攸之既败 如汝人才 景文谓
攸之曰 锵命驾将入 遂附道人惠藏送京师 遣辅国将军中兵参军孙同 则出涉危难而害万物也 未知辅嗣何所道 太祖践阼 世祖在东宫 回复阴雨 十年 世祖令山图量其形势 太子中舍人 使仆就此职 四百户 既杀从父 若欲论事 《庄子》众篇 蛮众乃安 可迁掌吏部 百年复何可得 便自委结 粲 四
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λ
h 子性和波动性之间的密切关系， 架起了粒子性与波动性之间的桥梁.
二、物质波
1.粒子的波动性 (1)德布罗意波：任何 运动 着的物体，小到电子、质子，大到行星、 太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫 物质波 ，又叫德布罗意波.
hε (2)物质波波长、频率的计算公式为λ＝__p_，ν＝ h .
(3)我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太 大， 德布罗意波长太 小 的缘故.
电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项正 确；
由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但 大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动 性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误.
例2 (多选)关于物质波，下列认识中正确的是
AC
A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波
B.X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
C.电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
D.宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
解析 据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、 太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，A选项正确； 由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象并不能证实物质波理 论的正确性，即B选项错误；
光是一种机械波 光是一种电磁波
要点 弹性粒子
光子组成的
既有波__动性，又有粒子性
2.光子的能量和动量
(1)能量：ε＝ hν .
h (2)动量：p＝__λ__.
3.意义：能量ε和动量p是描述物质的 粒子 性的重要物理量；波长λ和频 率ν是描述物质的 波动性的典型物理量.因此ε＝hν和p＝ h 揭示了光的粒
A.大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显 示出粒子性
B.频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著 C.光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒
子性 D.光不可能同时具有波动性和粒子性
解析 光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显， 个别光子粒子性比较明显，故A正确； 在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其 波动性越显著，故B正确； 光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子 性，故C正确； 光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是 统一的，故D错误.故选D.
答案
λ1λ2 λ1－λ2
解析 以物体 2 碰前速度的方向为正方向，由动量守恒定律 p2－p1＝
(m1＋m2)v 及 p＝hλ，得λh2－λh1＝hλ，所以 λ＝λ1λ－1λ2λ2.
1.(对光的波粒二象性的认识)对于光的波粒二象性的说法，正确的是 A.一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子 B.光波与机械波是同样的一种波 C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
2.物质波的实验验证
ห้องสมุดไป่ตู้
(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的实
验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的 波动性.
(3)说明
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 ，
波动说
电磁说
代表人物 牛顿
惠更斯
麦克斯韦
实验依据
光的_直__线_
传播、_光__
_的__反__射__
能在真空中传
光的 干涉、 播，是横波，
_衍__射_
光速等于电磁
波的速度
光子说 爱因斯坦
光电效应、 康__普__顿__效__应__
波粒二象性
光既有波动 现象，又有 粒子特征
内容 光是一群
光是由一份一份 光是具有电磁本性的物质，
德布罗意给出的ν＝
ε h
和λ＝hp
关系同样正确.
[即学即用]
1.判断下列说法的正误.
√ (1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.( ) √ (2)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.( ) × (3)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子.( ) × (4)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波.( ) × (5)湖面上的水波就是物质波.( ) √ (6)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.( )
√D.光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能
量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性
2.(对光的本性的认识)关于光的本性，下列说法中正确的是 A.关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因
斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性 B.光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看
2.质量为1 000 kg的小汽车以v＝40 m/s的速度在高速公 路上行驶，则估算小汽车的德布罗意波长为 _1_._6_6_×__1_0_－_3_8_m__.
解析 小车的动量p＝mv＝4×104 kg·m/s
小汽车的德布罗意波长 λ＝hp≈1.66×10－38 m
D 例1 下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是
例3 任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有 一种波与之对应，波长是λ＝h ，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，
p 人们把这种波叫做德布罗意波.现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个
德布罗意波长为λ2的物体2，二者相向碰撞后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘
在一起的物体的德布罗意波长为多少？
成微观概念上的粒子
√C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D.牛顿的“微粒说”和惠更斯的“波动说”相结合就是光的波粒二象性
3.(对物质波的认识)(多选)关于物质波，以下说法正确的是
§17.3 粒子的波动性 习题课
一个质量为 m 的实物粒子以速率 v 运动时, 即具有以能量ε和动量 p 所描述的粒子性，同时 也具有以频率 v 和波长λ所描述的波动性。
爱因斯坦 ─ 德布罗意关系式
与粒子相联系的波称为物质波或德布罗意波.
一、光的波粒二象性
1.人类对光的本性的研究
学说名称 微粒说
h 子性和波动性之间的密切关系， 架起了粒子性与波动性之间的桥梁.
二、物质波
1.粒子的波动性 (1)德布罗意波：任何 运动 着的物体，小到电子、质子，大到行星、 太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫 物质波 ，又叫德布罗意波.
hε (2)物质波波长、频率的计算公式为λ＝__p_，ν＝ h .
(3)我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太 大， 德布罗意波长太 小 的缘故.
电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项正 确；
由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但 大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动 性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误.
例2 (多选)关于物质波，下列认识中正确的是
AC
A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波
B.X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
C.电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
D.宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
解析 据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、 太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，A选项正确； 由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象并不能证实物质波理 论的正确性，即B选项错误；
光是一种机械波 光是一种电磁波
要点 弹性粒子
光子组成的
既有波__动性，又有粒子性
2.光子的能量和动量
(1)能量：ε＝ hν .
h (2)动量：p＝__λ__.
3.意义：能量ε和动量p是描述物质的 粒子 性的重要物理量；波长λ和频 率ν是描述物质的 波动性的典型物理量.因此ε＝hν和p＝ h 揭示了光的粒
A.大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显 示出粒子性
B.频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著 C.光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒
子性 D.光不可能同时具有波动性和粒子性
解析 光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显， 个别光子粒子性比较明显，故A正确； 在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其 波动性越显著，故B正确； 光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子 性，故C正确； 光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是 统一的，故D错误.故选D.
答案
λ1λ2 λ1－λ2
解析 以物体 2 碰前速度的方向为正方向，由动量守恒定律 p2－p1＝
(m1＋m2)v 及 p＝hλ，得λh2－λh1＝hλ，所以 λ＝λ1λ－1λ2λ2.
1.(对光的波粒二象性的认识)对于光的波粒二象性的说法，正确的是 A.一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子 B.光波与机械波是同样的一种波 C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
2.物质波的实验验证
ห้องสมุดไป่ตู้
(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的实
验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的 波动性.
(3)说明
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 ，
波动说
电磁说
代表人物 牛顿
惠更斯
麦克斯韦
实验依据
光的_直__线_
传播、_光__
_的__反__射__
能在真空中传
光的 干涉、 播，是横波，
_衍__射_
光速等于电磁
波的速度
光子说 爱因斯坦
光电效应、 康__普__顿__效__应__
波粒二象性
光既有波动 现象，又有 粒子特征
内容 光是一群
光是由一份一份 光是具有电磁本性的物质，
德布罗意给出的ν＝
ε h
和λ＝hp
关系同样正确.
[即学即用]
1.判断下列说法的正误.
√ (1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.( ) √ (2)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.( ) × (3)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子.( ) × (4)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波.( ) × (5)湖面上的水波就是物质波.( ) √ (6)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.( )
√D.光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能
量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性
2.(对光的本性的认识)关于光的本性，下列说法中正确的是 A.关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因
斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性 B.光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看
2.质量为1 000 kg的小汽车以v＝40 m/s的速度在高速公 路上行驶，则估算小汽车的德布罗意波长为 _1_._6_6_×__1_0_－_3_8_m__.
解析 小车的动量p＝mv＝4×104 kg·m/s
小汽车的德布罗意波长 λ＝hp≈1.66×10－38 m
D 例1 下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是
例3 任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有 一种波与之对应，波长是λ＝h ，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，
p 人们把这种波叫做德布罗意波.现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个
德布罗意波长为λ2的物体2，二者相向碰撞后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘
在一起的物体的德布罗意波长为多少？
成微观概念上的粒子
√C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D.牛顿的“微粒说”和惠更斯的“波动说”相结合就是光的波粒二象性
3.(对物质波的认识)(多选)关于物质波，以下说法正确的是
§17.3 粒子的波动性 习题课
一个质量为 m 的实物粒子以速率 v 运动时, 即具有以能量ε和动量 p 所描述的粒子性，同时 也具有以频率 v 和波长λ所描述的波动性。
爱因斯坦 ─ 德布罗意关系式
与粒子相联系的波称为物质波或德布罗意波.
一、光的波粒二象性
1.人类对光的本性的研究
学说名称 微粒说