2018-2019学年度教科版选修3-5 4.4实物粒子的波粒二象性 课件(2)(19张)
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教科版高中物理选修3-5课件第四章波粒二象性第3节光的波粒二象性第4节实物粒子的波粒二象性第5节不确定关系
现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处 C．可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大
解析：选CD.根据光的概率波的概念，对于一个 光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概 率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以 上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在 暗纹处，只不过落在暗纹处的概率很小而已， 故只有C、D正确．
A．①②③对
C．①③④对D．②③④对
B．①②④对
答案：A
三、对德布罗意物质波的理解 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．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处
出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点
第3节 光的波粒二象性
第4节 实物粒子的波粒二象性
第5节 不确定关系
课标定位 课前自主学案 第 5 节
Байду номын сангаас
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
课标定位
1.知道康普顿效应，理解康普顿效应实验现象． 2．知道光具有波粒二象性，且光是概率波． 3．理解德布罗意物质波假说，知道一切实物粒子都 具有波粒二象性． 4．理解不确定关系，了解不确定关系在微观世界与 宏观世界中的不同作用．
子性，大量光子表现出光的波动性．如果时间 足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子 的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射
图样，A、D选项正确．单个光子通过狭缝后，
路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射
图样，B、C选项错．
【答案】 AD
变式训练2
在单缝衍射实验中，中央亮纹的光 )
强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设
解析：选CD.根据光的概率波的概念，对于一个 光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概 率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以 上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在 暗纹处，只不过落在暗纹处的概率很小而已， 故只有C、D正确．
A．①②③对
C．①③④对D．②③④对
B．①②④对
答案：A
三、对德布罗意物质波的理解 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．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处
出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点
第3节 光的波粒二象性
第4节 实物粒子的波粒二象性
第5节 不确定关系
课标定位 课前自主学案 第 5 节
Байду номын сангаас
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
课标定位
1.知道康普顿效应，理解康普顿效应实验现象． 2．知道光具有波粒二象性，且光是概率波． 3．理解德布罗意物质波假说，知道一切实物粒子都 具有波粒二象性． 4．理解不确定关系，了解不确定关系在微观世界与 宏观世界中的不同作用．
子性，大量光子表现出光的波动性．如果时间 足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子 的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射
图样，A、D选项正确．单个光子通过狭缝后，
路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射
图样，B、C选项错．
【答案】 AD
变式训练2
在单缝衍射实验中，中央亮纹的光 )
强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设
教科版高中物理选修3-5第四章第4节实物粒子的波粒二象性(40张ppt)
能量为E、动量为p的粒子与 频率为v、波长为的波相联系， 并遵从以下关系：
E h
h P
这种和实物粒子相联系的波称为 德布罗意波(物质波或概率波),其波长 称为德布罗意波长。
1.一切实物粒子都有波动性
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。 一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？
2.一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
7个电子
100个电子
3000
20000 70000
光的波粒二象性
一：光波具有粒子性 光子的能量
2 E=mc =hv
光子的动量
p mu h
思考：能量E、动量p都是粒子 的特征，实物粒子是否具有波 的特征呢？ 二：粒子的波动性
德布罗意的假设：
实物粒子也具有波动性
物质波振幅的平方与粒子在该处邻近出现的概率成 正比。 电子出现的概率反映该处的波强。
实物粒子的波动性
光(波)具有粒子性 实物粒子具有波动性吗? 一、德布罗意物质波假设 L.V. de Broglie从自然界的对称性出发， 认为： 既然光(波)具有粒子性 那么实物粒子也应具有波动性。
1924.11.29德布洛意把题为“量子理论的研究” 的博士论文提交巴黎大学。
二、德布罗意波的波长 他在论文中指出：一个能量为E、动量为 p
1929诺贝尔物理学奖
• L.V.德布罗意 • 电子波动性的理论研究
1937诺贝尔物理学奖 • C.J.戴维孙 • 通过实验发现晶体对电 子的衍射作用
电子衍射
X光衍射
电子衍射与X光衍射图样比较
X射线经晶体的衍射图
电子射线经晶体的衍射图
类似的实验：
【教科版选修3-5】高中物理：第四章《波粒二象性》章末整合ppt课件
19
3．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、
太阳，都有一种波和它对应，波长(物质波的波长)λ＝hp. 物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指 粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的．
2020/7/22
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【例5】 现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，
下列事实中突出体现波动性的是
B．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子
C．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一
份叫做一个光量子，简称光子
D．光子的能量跟光的频率成正比
答案 CD
2020/7/22
6
解析 根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份 一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒 说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的 电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表 面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由ε＝hν知， 光子能量ε与其频率ν成正比，故D选项正确．
D．1.2×1015 Hz
答案 B
2020/7/22
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解析 由爱因斯坦光电效应方程得 hλc ＝Ek＋A，而金属的逸
出功 A＝hνc，由以上两式得，钨的极限频率为：νc＝λc －Ehk＝
7.9×1014 Hz，B 项正确．
2020/7/22
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针对训练 (2014·江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为
出的光子数为 n，灯泡电功率为 P，则 n＝kEP，式中 k＝5 %
是灯泡的发光效率．联立两式得 n＝kPhcλ，代入题给数据
得
2020/7/22
n＝1.4×1019(个)．
8
二、光电效应的规律和光电效应方程
实物粒子的波粒二象性(40张ppt)
的实物粒子同时具有波动性，它的波长、频
率 和 E、p的关系与光子一样：
E h
p h
E h h
德布罗意关系式
p
与粒子相联系glie wavelength）
教材 例题
论文获得了评委会的高度评价。 朗之万把德布洛意的文章寄给爱因斯坦， 爱因斯坦称赞说： “揭开了自然界巨大帷幕的一角” “瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢”
物质波振幅的平方与粒子在该处邻近出现的概率成 正比。 电子出现的概率反映该处的波强。
粒子观点 波动观点 波强 电子密处，概率大。 电子疏处，概率小。 电子密处，波强大。 电子疏处，波强小。 粒子密度 振幅A2
概率
机械波是机械振动在空间传播，德布罗意波是对微 观粒子运动的统计。
四、氢原子中的电子云
实物粒子的波动性
光(波)具有粒子性 实物粒子具有波动性吗? 一、德布罗意物质波假设 L.V. de Broglie从自然界的对称性出发， 认为： 既然光(波)具有粒子性 那么实物粒子也应具有波动性。
1924.11.29德布洛意把题为“量子理论的研究” 的博士论文提交巴黎大学。
二、德布罗意波的波长 他在论文中指出：一个能量为E、动量为 p
分析： 质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹 的德布洛意波长为
计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的 程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。
1929诺贝尔物理学奖
• L.V.德布罗意 • 电子波动性的理论研究
1937诺贝尔物理学奖 • C.J.戴维孙 • 通过实验发现晶体对电 子的衍射作用
2.一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
7个电子
100个电子
率 和 E、p的关系与光子一样：
E h
p h
E h h
德布罗意关系式
p
与粒子相联系glie wavelength）
教材 例题
论文获得了评委会的高度评价。 朗之万把德布洛意的文章寄给爱因斯坦， 爱因斯坦称赞说： “揭开了自然界巨大帷幕的一角” “瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢”
物质波振幅的平方与粒子在该处邻近出现的概率成 正比。 电子出现的概率反映该处的波强。
粒子观点 波动观点 波强 电子密处，概率大。 电子疏处，概率小。 电子密处，波强大。 电子疏处，波强小。 粒子密度 振幅A2
概率
机械波是机械振动在空间传播，德布罗意波是对微 观粒子运动的统计。
四、氢原子中的电子云
实物粒子的波动性
光(波)具有粒子性 实物粒子具有波动性吗? 一、德布罗意物质波假设 L.V. de Broglie从自然界的对称性出发， 认为： 既然光(波)具有粒子性 那么实物粒子也应具有波动性。
1924.11.29德布洛意把题为“量子理论的研究” 的博士论文提交巴黎大学。
二、德布罗意波的波长 他在论文中指出：一个能量为E、动量为 p
分析： 质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹 的德布洛意波长为
计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的 程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。
1929诺贝尔物理学奖
• L.V.德布罗意 • 电子波动性的理论研究
1937诺贝尔物理学奖 • C.J.戴维孙 • 通过实验发现晶体对电 子的衍射作用
2.一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
7个电子
100个电子
教科版高三物理选修3-5电子课本课件【全册】
科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
1 碰撞
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
2 动量
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
3 动量守恒定律
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
4 动量守恒定律的应用
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
第二章 原子结构
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】目录
0002页 0061页 0157页 0177页 0227页 0277页 0350页 0379页 0400页 0475页 0534页 0593页
第一章 碰撞与动量守恒 2 动量 4 动量守恒定律的应用 1 电子 3 光谱 氢原子光谱 第三章 原子核 2 放射性 衰变 4 原子核的结合能 6 核聚变 第四章 波粒二象性 2 光电效应与光量子假说 4 实物粒子的波粒二象性
1 碰撞
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
2 动量
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
3 动量守恒定律
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
4 动量守恒定律的应用
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
第二章 原子结构
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】
教科版高三物理选修3-5电子课本 课件【全册】目录
0002页 0061页 0157页 0177页 0227页 0277页 0350页 0379页 0400页 0475页 0534页 0593页
第一章 碰撞与动量守恒 2 动量 4 动量守恒定律的应用 1 电子 3 光谱 氢原子光谱 第三章 原子核 2 放射性 衰变 4 原子核的结合能 6 核聚变 第四章 波粒二象性 2 光电效应与光量子假说 4 实物粒子的波粒二象性
教科版高中物理选修3-5第四章光的波粒二象性课件
沿方向
运动,并且波长
(填“不变”“变短”或“变
长”).
类型一 类型二 类型三
点拨由于光子不仅具有能量,它还具有动量,因此我们可以根据能 量和动量的相关规律进行分析和解答. 解析:因光子与电子的碰撞过程动量守恒,所以碰撞之后光子和电 子的总动量的方向与光子碰撞前动量的方向一致,可见碰撞后光子 运动的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通过碰撞,光子将一部 分能量转移给电子,光子的能量减少,由ε=hν知,频率变小,再根据 c=λν知,波长变长. 答案:1 变长 题后反思:根据光子理论,用能量守恒和动量守恒解释康普顿效应, 理论与实验符合得很好,不仅有力地验证了光子理论,而且也证实 了微观领域的现象,也严格遵循能量守恒和动量守恒定律.
1.大量光子易显示波动性,而少 量光子易显示出粒子性.
性,E=hν=hc中,ν 和 λ 就是
λ
2.波长长(频率低)的光波动性 波的概念.
强,而波长短(频率高)的光粒子 2.波和粒子在宏观世界
性强
里是不能统一的,而在微
观世界里却是统一的
光既表现出波动性又表现出粒子性,很难用宏观世界的观念来认 识,必须从微观的角度建立起光的行为图景,认识光的波粒二象性, 需要明确的是:爱因斯坦光子说中的“粒子”和牛顿微粒说中的“粒 子”是两个完全不相同的概念;同样,麦克斯韦电磁理论中的“波”与 惠更斯波动说中的“波”也是不同理论领域中完全不同的概念,其本 质区别在于微观世界的认识论与宏观世界的认识论的区别.
2.关于光的波粒二象性 (1)光的波粒二象性:光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波 粒二象性. (2)光的粒子性的证明:光子和实物粒子一样,具有确定的能量和 动量. (3)光的波动性的证明:光能发生干涉、衍射、偏振等波动特有的 现象. (4)普朗克常量:普朗克常量h是连接粒子性与波动性之间的桥梁, 它的桥梁作用可以用下图表示.
2018-2019学年高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性优质课件 新人教版选修3-5
(3)光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个 光子的能量，其值为 ε＝hν(ν 为光子的频率)，其大小由 光的频率决定；入射光的强度指单位时间内照射到金属 表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间 内光子能量 hν 与入射光子数 n 的乘积．即光强等于 nhν.
(4)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达 阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大， 光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在 一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．
Hz 和 5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均
发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光
电子，钾逸出的光电子具有较大的( )
A．波长
B．频率
C．能量
D．动量
解析：根据爱因斯坦光电效应方程得：Ek＝hν－W0， 又 W0＝hνc；联立得：Ek＝hν－hνc，据题钙的截止频率 比钾的截止频率大，由上式可知：从钾表面逸出的光电子 最大初动能较大，由 p＝ 2mEk，可知钾光电子的动量较
(2)光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光线的 强度无关(见图甲，图中 Io1、Io2、Io3 表示入射光强度)， 而只与入射光的频率有关．频率越高，光电子的初动能 就越大(见图乙)．
(3)频率低于 νc 的入射光，无论光的强度多大，照射 时间多长，都不能使光电子逸出(见图丙)．
(4)光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，在测量 的精度范围内(<10－9 s)观察不出这两者间存在滞后现象．
判断正误
1．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效 应．(×)
2．金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有 关．(×)
3．入射光照射到金属表面上时，光电子几，下列说法中正确的是 ()
高中物理选修3-5《波粒二象性》教学课件(全章)
EKm只与频率有关，而 与强度无关。 光电效应是瞬时效应。 饱和光电流与入射光 的强度成正比。
经典理论只能解释第4条规律。
四、爱因斯坦的光子说
1、内容：光不仅在发射和吸收时能量是 一份一份的，而且频率为γ的光本身是由 大量能量为hγ的光（量）子组成的，这 些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。 2.爱因斯坦光电效应方程
爱因斯坦由于对光电效 应的理论解释和对理论 物理学的贡献获得1921 年诺贝尔物理学奖
。
密立根由于研究基本电荷和 光电效应，特别是通过著名 的油滴实验，证明电荷有最 小单位。获得1923年诺贝尔 物理学奖
密立根的实验的目的是：测量金属的遏止电 压UC与入射光频率γ，由此算出普朗克常数h。 UC/V
表明锌板在紫外线照射下失去电子而带正电。
一、光电效应现象
在光(包括不可见光)的照射下，从物 体发射电子的现象叫做光电效应。 发射出来的电子叫做光电子。
二、光电效应的实验规律
光线经石英窗照在阴极 上，便有电子逸出---光电子。
阳 极
A
K
阴 极
光电子在电场作用下
形成光电流。
V
G
1、每种金属都存在截止频率（极限频率）γc ；
这两朵乌云是指什么呢？
一朵与黑体辐射有关，
另一朵与迈克尔逊实验有关。 事隔不到一年(1900年底)，就从第一朵乌 云中降生了量子论，紧接着(1905年)从第二朵 乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻 底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。 正可谓“山重水复疑无路, 柳暗花明又一村
§17.1能量量子化： 物理学的新纪元
中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒 子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发 生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得 太多，而过分忽略了波的现象呢”于是他提出假设 “实物粒子也具有波动性”。
选修3-5 第十七章 光的波粒二象性(全章教案上课ppt)
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时 并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的 波动理论。 光电效应理论的验证 美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效 应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的 值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论 的正确。
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光
19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上，威廉.汤姆 生（即开尔文男爵）发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟 大成就时说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。同时， 他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲道：“动力理论肯 定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被 两朵乌云笼罩了 他所说的第一朵乌云，主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移 说相矛盾；他所说的第二朵乌云，主要是指热学中的能量均分定则 在气体比热以及势辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果， 其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。
他所 说的第一朵乌云,导致相对论的产生 他所说的第二朵乌云,导致了量子论的出 现
一、黑体与黑体辐射
黑体——吸收入射的各种波长的电磁波而不发生 反射 黑体辐射——黑体辐射电磁波的强度按波长的分 布只与黑体温度有关 紫外灾难——瑞利公式长波区一致，短波区不符
M 0 (T )
实验值
紫 外 普 灾 朗 难 克 线
ε=hν
ν是电磁波的频率 h是普朗克常量=6.6*10-34J.s
能量
经典
量子
e0 (, T )
实验值
普朗克
1
2
3
4
56ຫໍສະໝຸດ 78 9 λ(μm)
物理难题：1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一充负电的 金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，因为1897 年，J.Thomson才发现电子 ，此时，人们认识到那就 是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光 电子(photoelectron)，相应的效应叫做光电效应。人们 本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行 解释会出现什么结果？
教科版高中物理选修3-5第四章第3节光的波粒二象性 (26张ppt)
高中物理· 选修3-5· 教科版
4.3 光的波粒二象性
1.光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用,因而传 播方向发生改变,这种现象叫做光的散射. 2 康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的
实验时，发现散射线中除有与入射线波长相 同的射线外，还有比入射线波长更长的射线， 其波长的改变量与散射角有关，而与入射线 波长和散射物质都无关。
散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波。 2. 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原 子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论 ， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。 3. 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改
变和散射角有关。
四.康普顿散射实验的意义
1801 1814
T/年
粒 子 性
牛顿 微粒说
牛顿微粒说 占主导地位
赫兹 发现光电效应 波动说 渐成真理
爱因斯坦 光子说
光的本性
学说 微粒说 波动说
代表人物 牛顿 惠更斯
依据 光的直进反射 干涉、衍射
观点 弹性粒子 光是一种机械波
电磁说
麦克斯韦
真空、横波、速度
电磁波
光的本性
光的干涉 光的 光的 电磁说
康普顿效应 1927年获诺贝尔物理学奖
代表作品 ： 《X射线和电子》、《X射线的理论和实验》 1892年9月10日康普顿出生干俄亥俄州的 伍斯特。1913年在伍斯特学院以最优异的成 绩毕业并成为普林斯顿大学的研究生，1914 年获硕士学位，1916年获博士学位，后在明 尼苏达大学任教。1920年起任圣路易斯华盛 顿大学物理系主任，1923年起任芝加哥大学 物理系教授，1945年返回圣路易斯华盛顿大 学任第九任校长，1953年起改任自然科学史 教授，直到1961年退休，1962年3月15日于 加利福尼亚州的伯克利逝世，终年70岁。
4.3 光的波粒二象性
1.光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用,因而传 播方向发生改变,这种现象叫做光的散射. 2 康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的
实验时，发现散射线中除有与入射线波长相 同的射线外，还有比入射线波长更长的射线， 其波长的改变量与散射角有关，而与入射线 波长和散射物质都无关。
散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波。 2. 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原 子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论 ， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。 3. 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改
变和散射角有关。
四.康普顿散射实验的意义
1801 1814
T/年
粒 子 性
牛顿 微粒说
牛顿微粒说 占主导地位
赫兹 发现光电效应 波动说 渐成真理
爱因斯坦 光子说
光的本性
学说 微粒说 波动说
代表人物 牛顿 惠更斯
依据 光的直进反射 干涉、衍射
观点 弹性粒子 光是一种机械波
电磁说
麦克斯韦
真空、横波、速度
电磁波
光的本性
光的干涉 光的 光的 电磁说
康普顿效应 1927年获诺贝尔物理学奖
代表作品 ： 《X射线和电子》、《X射线的理论和实验》 1892年9月10日康普顿出生干俄亥俄州的 伍斯特。1913年在伍斯特学院以最优异的成 绩毕业并成为普林斯顿大学的研究生，1914 年获硕士学位，1916年获博士学位，后在明 尼苏达大学任教。1920年起任圣路易斯华盛 顿大学物理系主任，1923年起任芝加哥大学 物理系教授，1945年返回圣路易斯华盛顿大 学任第九任校长，1953年起改任自然科学史 教授，直到1961年退休，1962年3月15日于 加利福尼亚州的伯克利逝世，终年70岁。
教科版高中物理选修3-5课件 4 实物粒子的波粒二象性课件1
自主学习
名师解疑
分类例析
解析 本题结合显微镜考查实物粒子的物质波，在电场中加速 eU
＝12mv2＝2pm2 ，又由物质波公式 λ＝hp得 λ＝
h ，所以经相同电 2meU
压加速后的质子与电子相比，质子的物质波波长短，不易发生明
显衍射，从而质子显微镜分辨本领较强，即 B 选项正确．
答案 B
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名师解疑
德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m的热中子的动量的数量级可能
是
( )．
A．10－17 kg·m/s
B．10－18 kg·m/s
C．10－20 kg·m/s
D．10－24 kg·m/s
自主学习
名师解疑
分类例析
解析 本题考查德布罗意波． 根据德布罗意波长公式 λ＝hp得： p＝hλ＝16..8623××1100－－1304 kg·m/s＝3.6×10－24 kg·m/s 可见，热中子的动量的数量级是 10－24 kg·m/s. 答案 D
分类例析
并不是由微观粒子构成的，而是客观存在的一种特殊物质．
德布罗意波
任何一个
运动 的物体都有一种波与它相对应，这种
波叫 物质波 ，也称为德布罗意波．
物质波的波长、频率关系式：λ＝hp和 ν＝hε.
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名师解疑
分类例析
二、物质波的实验验证 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，也应该能发生干涉和衍射现象． 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．
电子显微镜的分辨本领虽已远胜于光学显微镜，但电子显微 镜因需要在真空条件下工作，所以很难观察到活的生物，而且电 子束的照射也会使生物样品受到辐射损伤．
高中物理教科版选修(3-5)4.4 教学课件 《实物粒子的波粒二象性》(教科)
波动性 ． ____________ (3)人们相继用实验证实原子、分子、中子等微观粒子的波动性，德布罗意关系式已成为微观粒子的 粒子性 之间关系的基本公式． 波动性 _____________ 和____________
教育科学出版社 高三|选修3-5
1. 电子衍射实验
阴极 栅极
K
G
多晶 薄膜
Cs
【提示】 平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动的动量很大，由 h 可知， 它们对应的物质波波长很小，因此，无法观察到它们的波动性．
p
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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． 4．求解德布罗意波波长的方法 (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)根据波长公式 (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
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动量 也相等. 2．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________
【解析】 本题考查德布罗意波长的公式，意在考查考生对德布罗意波长公式的掌握．由 h 可 知，如果一个电子和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动量p相等．
p
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原子核外电子位置的可能性．
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1. 电子衍射实验
阴极 栅极
K
G
多晶 薄膜
Cs
【提示】 平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动的动量很大，由 h 可知， 它们对应的物质波波长很小，因此，无法观察到它们的波动性．
p
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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． 4．求解德布罗意波波长的方法 (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)根据波长公式 (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
教育科学出版社 高三|选修3-5
动量 也相等. 2．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________
【解析】 本题考查德布罗意波长的公式，意在考查考生对德布罗意波长公式的掌握．由 h 可 知，如果一个电子和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动量p相等．
p
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原子核外电子位置的可能性．
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高中物理第四章4实物粒子的波粒二象性课件教科选修35教科高中选修35物理课件
ng)二
类型
(lèixí
ng)三
“电子云”的理解
【例题3】 如何理解“电子云”的概念?
解析:宏观领域中的概念在微观领域中是不适用的,玻尔理论中电子的轨道实际是
电子出现概率大的地方,如果用疏密不同的点来表示电子在各个位置出现的概
率分布,称为电子云.在微观领域不能用“轨道”来描述粒子的运动,而应使用表示
4
实物(shíwù)粒子的波粒二象性
第一页，共十九页。
1.了解德布罗意假说的内容(nèiróng),知道德布罗意波的波长和粒子动量的
关系.
2.知道粒子和光一样具有波粒二象性.
3.了解电子波动性的实验证实,知道电子云.
第二页，共十九页。
光的波粒二象性理论告诉我们:光既是电磁波,又是光子,这表明场和实物并
4 实物(shíwù)粒子的波粒二象性。提示:发生明显衍射现象的前提是缝、孔或障碍物的尺寸与波
长λ相差不多或比波长更小.但普通物体的物质波波长太短,所以观察不到它们的波动性.。(2)汤姆孙做
电子束穿过多晶薄膜的衍射实验,成功地得到了和X射线通过多晶薄膜后产生的衍射图样极为相似的衍
射图像.也证实了电子的波动性.。(1)定义:用点的多少表示的电子出现的概率分布.。B.肥皂液是无色
晶薄膜后产生的衍射图样极为相似的衍射图像.也证实了电子的波动性.
3.氢原子中的电子云
(1)定义:用点的多少表示的电子出现的概率分布.
(2)电子的分布:某一空间范围内电子出现概率大的地方点多,电子出现概率
小的地方点少.电子云反映了原子核外电子位置的不确定性,说明电子对应的
波也是一种概率波.
第五页，共十九页。
ng)三
解析:微观粒子的直径与光波长相比差不多,故很容易发生衍射,所以用波长
类型
(lèixí
ng)三
“电子云”的理解
【例题3】 如何理解“电子云”的概念?
解析:宏观领域中的概念在微观领域中是不适用的,玻尔理论中电子的轨道实际是
电子出现概率大的地方,如果用疏密不同的点来表示电子在各个位置出现的概
率分布,称为电子云.在微观领域不能用“轨道”来描述粒子的运动,而应使用表示
4
实物(shíwù)粒子的波粒二象性
第一页，共十九页。
1.了解德布罗意假说的内容(nèiróng),知道德布罗意波的波长和粒子动量的
关系.
2.知道粒子和光一样具有波粒二象性.
3.了解电子波动性的实验证实,知道电子云.
第二页，共十九页。
光的波粒二象性理论告诉我们:光既是电磁波,又是光子,这表明场和实物并
4 实物(shíwù)粒子的波粒二象性。提示:发生明显衍射现象的前提是缝、孔或障碍物的尺寸与波
长λ相差不多或比波长更小.但普通物体的物质波波长太短,所以观察不到它们的波动性.。(2)汤姆孙做
电子束穿过多晶薄膜的衍射实验,成功地得到了和X射线通过多晶薄膜后产生的衍射图样极为相似的衍
射图像.也证实了电子的波动性.。(1)定义:用点的多少表示的电子出现的概率分布.。B.肥皂液是无色
晶薄膜后产生的衍射图样极为相似的衍射图像.也证实了电子的波动性.
3.氢原子中的电子云
(1)定义:用点的多少表示的电子出现的概率分布.
(2)电子的分布:某一空间范围内电子出现概率大的地方点多,电子出现概率
小的地方点少.电子云反映了原子核外电子位置的不确定性,说明电子对应的
波也是一种概率波.
第五页，共十九页。
ng)三
解析:微观粒子的直径与光波长相比差不多,故很容易发生衍射,所以用波长
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h h ，λ2＝ 联立以上各式解得 λ1＝ m1v m2v
将m1＝1.67×10－27 kg，v＝103 m/s
h＝6.63×10－34 J· s，m2＝1.0×10－2 kg
代入上面两式可解得
λ1＝4.0×10－10 m，λ2＝6.63×10－35 m 答案 4.0×10－10 m 6.63×10－35 m
第四章
波粒二象性
4.4 实物粒子的波粒二象性
学习目标定位
1. 了解德布罗意假说的内容，知道德布罗意波的波长和
粒子动量的关系.
2. 知道粒子和光一样具有波粒二象性，了解电子波动性
的实验验证.
3. 初步了解不确定关系的内容，感受数学工具在物理学
发展过程中的作用.
知识储备区
知识链接
1.波粒二象性
2.干涉 衍射 光电效应 康普顿效应
2
3
4
该电子的德布罗意波长 －34 6.63 × 10 h h λ2＝ ＝ ＝ m － 31 － 19 p2 2m2eU 2×9.1×10 ×1.6×10 ×100
＝1.2×10－10 m
答案 1.47×10－34 m 1.2×10－10 m
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课堂要点小结
实物粒子具有波粒二象性 实物粒子的
波粒二象性 德布罗意波 德布罗意波长λ＝
h p
不确定关系
物质波也是一种概率波
h 不确定关系：Δx·Δpx≥ 4π
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自我检测区
1 2 3 4
1
1.下列关于物质波说法中正确的是( D )
2
3
4
A.实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出 波动性 B.宏观物体不存在对应波的波长
分别计算它们的德布罗意波长.
解析 物体的动量p＝mv， h h 其德布罗意波长λ＝ ＝ . p mv 足球的德布罗意波长 6.63×10－34 h λ1 ＝ ＝ m＝1.47×10－34 m －3 m1v1 450×10 ×10
1
电子经电场加速后，速度增加为v2， 1 根据动能定理有 m2v 2 2 ＝eU， 2 p2＝m2v2＝ 2m2eU
h λ
知识储备区
新知呈现
3.德布罗意 波粒二象性 hν 4.(1)晶体 波动 (2)汤姆孙 波动 概率 8.波粒二象
5.(1)概率 (2)大 小 6.(1)动量 位置
7.波动 波动
学习探究区
一、实物粒子的波粒二象性
二、对不确定关系的理解
一、实物粒子的波粒二象性
要点提炼
1.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 .物质波
决定了不能用 “ 轨道 ” 的观点来描述粒子的运动 ( 轨道上 运动的粒子在某时刻具有确定的位置和动量).故①正确. 由微观粒子的波粒二象性可知微观粒子位置不能精确确定，
故③正确.
答案 A
1
2
3
4
3.一质量为450 g的足球以10 m/s的速度在空中飞行；一
个初速度为零的电子，通过电压为100 V的加速电场.试
例2
如果一个中子和一个质量为 10 g 的子弹都以 103
m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多 大？(中子的质量为1.67×10－27 kg) 解析 中子的动量为p1＝m1v 子弹的动量为p2＝m2v h 据λ＝ 知中子和子弹的德布罗意波长分别为 p h h λ1＝ ，λ2＝ p1 p2
h 波长的计算公式为λ＝ p .
2.德布罗意假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实 物粒子都既具有粒子性，又具有 波动性 ，即具有波粒 二象性.与光子对应的波是 电磁 波，与实物粒子对应的 波是 物质 波.
3.德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概 率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布 罗意波. 4.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.
例1
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项错误. 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，但仍有波动性，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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ存在，B项错.只有C项正确. 答案 C
C.电子在任何条件下都能表现出波动性
D.微观粒子在一定条件下能表现出波动性
1
2.以下说法正确的是( )
2
3
4
①微观粒子不能用“轨道”观点来描述粒子的运动 观粒子能用“轨道”观点来描述粒子的运动
②微
③微观粒子
位置不能精确确定 ④微观粒子位置能精确确定
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④
1
解析
2
3
4
微观粒子的动量和位置是不能同时确定的，这也就