2018年人教版物理选修3-5 第17章 3 粒子的波动性
人教版高中物理选修3-5 第17章第3节粒子的波动性
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，用非相对论公
式求解：
Ek
1 mυ2 2
p2 2m
,
p = mυ = 2mEk
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
h h =1.23Å=1.23×10-10m=12.3nm mυ p
可见，微观粒子的波动性较显著，如电子 运动时， 相当于X射线波段。
身体健康，学习进步。 8、生活本来很不易，不必事事渴求别人的理解和认同，静静的过自己的生活。心若不动，风又奈何。你若不伤，岁月无恙。
9、命运要你成长的时候，总会安排一些让你不顺心的人或事刺激你。 10、你迷茫的原因往往只有一个，那就是在本该拼命去努力的年纪，想得太多，做得太少。 11、有一些人的出现，就是来给我们开眼的。所以，你一定要禁得起假话，受得住敷衍，忍得住欺骗，忘得了承诺，放得下一切。 12、不要像个落难者，告诉别人你的不幸。逢人只说三分话，不可全抛一片心。 13、人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14、不要那么敏感，也不要那么心软，太敏感和太心软的人，肯定过得不快乐，别人随便的一句话，你都要胡思乱想一整天。 15、不要轻易去依赖一个人，它会成为你的习惯，当分别来临，你失去的不是某个人，而是你精神的支柱;无论何时何地，都要学会独立行走 ，它会让你走得更坦然些。
如果波长与障碍物相当，衍射现象 最明显。
。
光学发展史
托马斯·杨双缝 干涉实验
惠更斯 波动说
菲涅耳 衍射实验
麦克斯韦 电磁说
赫兹
波
电磁波实验
动
性
1690 1672
2018-2019学年高二物理人教版选修3-5课件：第十七章 3 粒子的波动性
知识精要 1.光的本性认识史 人类对光的认识经历了漫长的历程,从牛顿光的微粒式到托马 斯· 杨和菲涅耳的波动式,从麦克斯韦光的电磁说到爱因斯坦的光子 说。直到 20 世纪初,对于光的本性的认识才提升到一个更高层次, 即光具有波粒二象性。对于光的本性认识史,列表如下:
学说 微粒说 波动说 名称 代表 牛顿 惠更斯 人物 光的直 光的干 实验 线传播、 涉、衍 依据 光的反 射 射 光是一 内容 群弹性 要点 粒子
答案:光既不同于宏观观念的粒子,又不同于宏观观念的波,但光 既具有粒子性,又具有波动性。粒子性、波动性是光本身的属性。
典题例解 【例 1】 (多选)对光的认识,以下说法正确的是 ( ) A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动 性 B.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的 C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出粒子性时,就 不具有波动性了 D.光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现明 显,在另外某种场合下,光的粒子性表现明显 解析:个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波 动性,A 正确;当光和物质作用时,是“一份一份”的,表现出粒子性,并 不是光子间的相互作用,B 错误;光的传播表现为波动性,光的波动性 与粒子性都是光的本质属性,只是表现明显与否,不容易观察并不说 明不具有,C 错误,D 正确。 答案:AD
简答:光既具有波动性,又具有粒子性。
预习导引
一、光的波粒二象性 1.光的本性 光能够发生干涉、衍射现象,说明光具有波动性;光电效应和康 普顿效应表明光具有粒子性。即光具有波粒二象性。 2.光子的能量和动量 3.h 的意义 能量和动量是描述物质的粒子性的重要物理量,波长和频率是 描述物质的波动性的典型物理量,表达式中左边是粒子性、 右边是波 动性,是 h 起了重要作用,架起了波动性和粒子性的桥梁。 能量表达式:ε=hν,动量表达式:p=������。
2018-2019学年人教版选修3-5第17章第3节粒子的波动性课件(36张)
解析：苏炳添100m跑时对应的德布罗意波波长为
物 理 选 修 3-5 · 人 教 版
h h 6.63×10 λ＝p＝mv＝ m≈8.76×10－37m 100 75× 9.91 可见此波长极短，其波动性很难表现出来。
(5)湖面上的水波就是物质波。
物 理 选 修 3-5 · 人 教 版
( × )
( √ )
(6)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。
返回导航
第十七章 波粒15～2016学年高二下学期检测)波粒二象性是微观世
界的基本特征，以下说法正确的有 A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 ( AB )
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
物 理 选 修 3-5 · 人 教 版
返回导航
解析：黑体辐射是光的反射问题，选项C错误；动能相等的质子和电子， h 质子的动量大，由德布罗意波长公式λ＝p知，质子的波长小，选项D错误。
第十七章 波粒二象性
『想一想』
2018年6月30日，中国运动员苏炳添在2018钻石联赛巴
衍射 和偏振现象。 ________ (2)19世纪60年代和80年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实验上确认了 电磁波 本质。 光的__________ 粒子性 。 (3)光电效应和康普顿效应揭示了光的__________
物 理 选 修 3-5 · 人 教 版
大量光子产生的效果显示出________ 波动性 ， 光既有________ 粒子性 ，又 衍射 、偏振现象 如干涉、_______ 波动性 ，既光 具有________ (4) 光的本性 粒子性 ， 个别光子产生的效果显示出________ 波粒二象性 。 具有____________ 光电效应 、康普顿效应 如__________
2017-2018学年物理选修3-5课件：第十七章 第3节 粒子
(2)惠更斯的波动说：以惠更斯为代表的少数物理学 家认为，光是一种波动，类似于机械波．波动说能解释 牛顿微粒说不能解释的一些光现象，干涉、衍射现象的 出现，波动理论得以发展．
(3)麦克斯韦的电磁说：麦克斯韦认为光是一种电磁 波．赫兹证实了这一学说，干涉、衍射、偏振、真空中 的传播速度等，电磁波和光完全相同．
光的波 粒二象 性
实验基础
表现
说明 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
光的波 动性
1.光是一种概率 波，即光子在空 间各点出现的可 能性大小(概率) 干涉和衍 可用波动规律来 射 描述． 2．足够能量的 光在传播时，表 现出波的性质
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 做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图象，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、 ε 分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的 ν＝ h 和 h λ＝ 关系同样正确． p ②宏观物体的质量比微观粒子大得多，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．
判断正误 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． (√)
小试身手 2． 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
人教版高中物理选修3-5教案：17.3+粒子的波动性+
17.3 崭新的一页：粒子的波动性★新课标要求（一）知识与技能1．了解光既具有波动性，又具有粒子性。
2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。
3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。
（二）过程与方法1．了解物理真知形成的历史过程。
2．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。
3．知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。
（三）情感、态度与价值观1．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。
2．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。
3．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。
★教学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。
★教学难点实物粒子的波动性的理解。
★教学方法学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结★教学用具：课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。
多媒体教学设备。
★课时安排 1 课时★教学过程（一）引入新课提问：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？请同时举出相应的事实基础。
学生阅读课本、思考后回答：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。
（分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实）。
点评：让学生阅读课本内容结合前面所学知识进行归纳总结，形成正确观点。
教师：原来我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？学生举例说明：例如哲学中对事物的辨正观点等。
点评：培养学生对事物或规律的全面把握，并与与其他学科进行横向渗透联系。
（二）进行新课1、光的波粒二象性教师：讲述光的波粒二象性。
在学生的辨析说明下进行归纳整理。
（1）我们所学的大量事实说明：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。
人教版物理教材选修3-5 第十七章第3节《粒子的波动性》名师教案
17.3 粒子的波动性一、核心素养通过《粒子的波动性》的学习过程，让学生感受人类对光认识的美好、曲折过程，欣赏物理学的对称美，体会蕴含的哲学思想。
从科学家的工作中感悟科学探究：如何向固有观念挑战，提出大胆猜想和假说，如何寻找有效的方法加以验证。
培养学生的科学文化素质──科学方法、科学意识、科学精神。
二、教学目标1. 通过史实的回顾，感受人类对光的认识过程的曲折性，了解光的波粒二象性的内容。
2. 知道实物粒子具有波动性，领会类推的研究方法和用历史的观念来看问题，感悟科学家的探求精神。
3. 通过对德布罗意波的实验对象的选择和实验方案的设计，感受实验研究这一重要的研究方法。
4. 通过对显微镜的分析学习，感受科学的成就推动了技术的进步。
三、学情分析粒子的波动性是《人教版选修3-5》第十七章第三节内容，主要包括了解光的波粒二象性，知道实物粒子的波动性和物质波的实验验证。
学生在《选修3-4》中已经学习了光的波动性的知识，在本章第二节又学习了光的粒子性的知识，通过光的本性的史实回顾，了解光的波粒二象性难度不大。
类推的思想方法在高中物理学习中曾多次运用，学生能从科学家的工作中感悟科学探究，以及向固有观念的大胆挑战。
这其中蕴含的教育功能是非常重要的，教学中要突出体现和渗透。
学生明白，任何一个假设的验证，都必须依靠实验。
实验如何设计，在设计过程中技术问题如何解决，是本节课思维量最大的部分，也是最能锻炼学生能力的部分，这一教学环节的设计显得尤为重要。
建立具体的情境，通过问题的引导，学生在探究中完成这个实验方案。
四、教学重点、难点1. 实物粒子的波动性、类推的研究方法、对固有观念的挑战2. 物质波实验方案的设计、技术问题的解决五、教学活动课前：登陆优教平台，发送预习任务。
根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。
1、光的波粒二象性：【讲授、提问】很久以前，人类就在思考这样一个问题：光是什么？人类对光的本性的研究构成了一部科学史诗。
2017-2018学年高中物理选修3-5文档：第17章 3 粒子的
3粒子的波动性[学习目标] 1.知道光的本性的认识史．了解光的波粒二象性及其对立统一关系.2.了解粒子的波动性，知道物质波的概念.3.了解什么是德布罗意波，会解释有关现象．一、光的波粒二象性[导学探究]人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如：光的单缝衍射实验(图A)光的双孔干涉实验(图B)光电效应实验(图C)光的薄膜干涉实验(图D)康普顿效应实验等等．(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？答案(1)单缝衍射、双孔干涉、薄膜干涉体现了光的波动性．光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性．(2)不矛盾．大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射．当光与物质发生作用时，显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应．光具有波粒二象性．[知识梳理](一)人类对光的本性的研究(二)光的波粒二象性 1.2．光子的能量和动量 (1)能量：ε＝hν. (2)动量：p ＝hλ.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 ＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．[即学即用] 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)光子数量越大，其粒子性越明显．( × )(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．( √ ) (4)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子．( × ) 二、物质波[导学探究] 德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？答案 波粒二象性是微观粒子的特殊规律，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． [知识梳理] 对物质波的认识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． (2)物质波波长、频率的计算公式为λ＝h p ，ν＝εh.(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．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＝εh 和λ＝hp 关系同样正确． ②物质波也是一种概率波． [即学即用] 判断下列说法的正误．(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．( √ )一、光的波粒二象性的理解1．大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性．2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量．和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波．3．频率低、波长长的光，波动性特征显著，而频率高、波长短的光，粒子性特征显著． 4．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．例1 (多选)对光的认识，以下说法中正确的是( )A ．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B ．高频光是粒子，低频光是波C ．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D ．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现得明显 答案 AD解析 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项为A 、D.针对训练1 关于光的波粒二象性，下列理解正确的是( ) A ．当光子静止时有粒子性，光子传播时有波动性 B ．光是一种宏观粒子，但它按波的方式传播C ．光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述D ．大量光子出现的时候表现为粒子性，个别光子出现的时候表现为波动性 答案 C解析 光子是不会静止的，大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故A 、D 错误；光子不是宏观粒子，光在传播时有时看成粒子有时可看成波，故B 错误；光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述，故C 正确． 二、对物质波的理解例2 质量为10 g 、速度为300 m/s 在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察到其波动性？ 答案 2.21×10－34m 由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波动性解析 由德布罗意波长公式可得 λ＝h p ＝ 6.63×10－3410×10－3×300m ＝2.21×10－34 m. 因子弹的德布罗意波长太短，故无法观察到其波动性． 针对训练2 (多选)下列说法中正确的是( ) A ．物质波也叫德布罗意波 B ．物质波也是概率波 C ．光波是一种概率波 D ．光波也是物质波 答案 ABC解析 物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，故A 、B 正确．光波具有波粒二象性，波动性表明光波是一种概率波，故C 正确．由于光子的特殊性，其静止质量为零，所以光不是物质波，故D 错误．德布罗意波长的计算(1)首先计算物体的速度，再计算其动量．如果知道物体动能也可以直接用p ＝2mE k 计算其动量．(2)再根据λ＝hp计算德布罗意波长．(3)需要注意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短，可以根据结果的数量级大致判断结果是否合理．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；光的波长越短，其粒子性越显著D ．大量光子的行为往往表现出粒子性 答案 C解析 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，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，A 错误．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，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B 错误．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其粒子性越显著，故选项C 正确，D 错误． 2．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 答案 C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，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． 3．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 ．光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来 答案 C解析 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波．光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒．某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．C 正确，A 、B 、D 错误． 4．电子经电势差为U ＝200 V 的电场加速，电子质量m 0＝9.1×10－31kg ，求此电子的德布罗意波长．答案 8.69×10－2 nm解析 已知12m 0v 2＝E k ＝eUp ＝h λE k ＝p 22m 0所以λ＝h 2m 0E k ＝h2em 0U把U ＝200 V ，m 0＝9.1×10－31kg ，代入上式解得λ≈8.69×10－2 nm.一、选择题(1～7题为单选题，8～9题为多选题) 1．下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是( ) A ．光的色散和光的干涉 B ．光的干涉和光的衍射 C ．泊松亮斑和光电效应 D ．光的反射和光电效应答案 C解析 光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项C 正确． 2．下列说法中正确的是( ) A ．物质波属于机械波B ．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C ．德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波D ．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性 答案 C解析 任何一个运动的物体都具有波动性，但因为宏观物体的德布罗意波长很短，所以很难看到它的衍射和干涉现象，所以C 项对，B 、D 项错；物质波不同于宏观意义上的波，故A 项错．3．关于物质波，下列说法正确的是( ) A ．速度相等的电子和质子，电子的波长长 B ．动能相等的电子和质子，电子的波长短 C ．动量相等的电子和中子，中子的波长短D ．甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍 答案 A解析 由λ＝hp 可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长，A正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系p ＝2mE k 可知，电子的动量小，波长长，B 错误；动量相等的电子和中子，其波长应相等，C 错误；如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的3倍，甲的动量也是乙的3倍，则甲的波长应是乙的13，D 错误．4．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X 射线源．X 射线是一种高频电磁波，若X 射线在真空中的波长为λ，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以ε和p 分别表示X 射线每个光子的能量和动量，则( ) A ．ε＝hλc ，p ＝0B ．ε＝hλc ，p ＝hλc 2C ．ε＝hcλ，p ＝0D ．ε＝hc λ，p ＝hλ答案 D解析 根据ε＝hν，且λ＝h p ，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为ε＝hcλ，每个光子的动量为p ＝hλ.5．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( )也相等． A ．速度 B ．动能 C ．动量 D ．总能量 答案 C解析 根据德布罗意波长公式λ＝hp，选C.6．关于光子和运动着的电子，下列论述正确的是( ) A ．光子和电子一样都是实物粒子B ．光子能发生衍射现象，电子不能发生衍射现象C ．光子和电子都具有波粒二象性D ．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性 答案 C解析 物质可分为两大类：一是质子、电子等实物；二是电场、磁场等，统称场．光是传播着的电磁场．根据物质波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子都具有波粒二象性．综上所述，C 选项正确． 7．利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m ，电荷量为e ，初速度为0，加速电压为U ，普朗克常量为h ，则下列说法中不正确的是( ) A ．该实验说明了电子具有波动性 B ．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝h2meUC ．加速电压U 越大，电子的衍射现象越不明显D ．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显 答案 D解析 实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A 正确；由动能定理可得，eU ＝12m v 2－0，电子加速后的速度v ＝2eUm，电子德布罗意波的波长λ＝h p ＝h m v ＝h m2eU m ＝h2meU，故B 正确；由电子的德布罗意波的波长公式λ＝h2meU可知，加速电压U 越大，电子德布罗意波的波长越短，衍射现象越不明显，故C 正确；物体动能与动量的关系是p ＝2mE k ，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由λ＝hp 可知，相同动能的质子的德布罗意波的波长远小于电子德布罗意波的波长，波长越小，衍射现象越不明显，因此相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加不明显，故D 错误．8．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是( )A ．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B ．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C ．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D ．光具有波粒二象性 答案 BCD解析 牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A 错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B 正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C 正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D 正确．9．下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz 的无线电波的波长，根据表中数据可知( )A.要检测弹子球的波动性几乎不可能 B ．无线电波通常只能表现出波动性C ．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D ．只有可见光才有波粒二象性 答案 ABC解析 弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A 正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B 正确；电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C 正确；由物质波理论知，D 错误． 二、非选择题10．如图1所示为证实电子波存在的实验装置，从F 上漂出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U ＝104 V ，电子质量为m ＝9.1×10－31kg.电子被加速后通过小孔K 1和K 2后入射到薄的金箔上，发生衍射现象，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹．试计算电子的德布罗意波长．图1答案 1.23×10－11m解析 将eU ＝E k ＝12m v 2，p ＝2mE k ，λ＝hp联立，得λ＝h2meU， 代入数据可得λ≈1.23×10－11m.11．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＝hp ，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量，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2，二者相向正撞后粘在一起，已知|p 1|＜|p 2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为多少？ 答案λ1λ2λ1－λ2解析 由动量守恒定律有 p 2－p 1＝(m 1＋m 2)v 及p ＝hλ得h λ2－h λ1＝h λ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2.。
人教版高中物理选修3-5第17章 第3节 粒子的波动性课件
(4)
光 的 本 性
大量光子产生的效果显示出__波__动__性___， 如干涉、___衍__射___、偏振现象
个别光子产生的效果显示出__粒__子__性___， 如__光__电__效__应____、康普顿效应
光既有__粒__子__性____， 又具有__波__动__性____， 既光具有_波__粒__二__象__性___。
又有粒子特征
内容 要点
光是一群 光 是 一
光是由一份 光是具有电磁本性
弹性粒子 种 机 械 光是一种电磁波 一份光子组 的物质，既有波动
波
成的
性又有粒子性
年代
17世纪 17世纪
19世纪中
20世纪初
20世纪初
返回导航
第十七章 波粒二象性
2．对光的波粒二象性的理解
光的波动性
光的粒子性
实验 基础
干涉、衍射
返回导航
第十七章 波粒二象性
知识点 2 粒子的波动性
1．德布罗意波
任何一种实物粒子都和一个波相联系，这种波被称为德布罗意波，也叫
__物__质____波。
2．物质波的波长和频率
h
ε
波长公式λ＝___p___，频率公式ν＝_____h_。
返回导航
第十七章 波粒二象性
3．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 G.P. 汤 姆 孙 分 别 利 用 晶 体 做 了 __电__子__束__衍__射____的实验，得到了类似如图的__衍__射____图 样，从而证实了电子的波动性。他们因此获得了1937年 的诺贝尔物理学奖。
2018版高中物理选修3-5学业分层测评：第17章 3 粒子的波动性 含解析 精品
学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)能说明光具有波粒二象性的实验是()【导学号：54472029】A．光的干涉和衍射B．光的干涉和光电效应C．光的衍射和康普顿效应D．光电效应和康普顿效应【解析】光的干涉和光的衍射只说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应只说明光具有粒子性，B、C正确．【答案】BC2．(多选)关于物质波，下列认识正确的是()A．任何运动的物体(质点)都对应一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验证实了物质波假说是正确的C．电子的衍射实验证实了物质波假说是正确的D．宏观物体尽管可以看成物质波，但无法观察到其干涉、衍射等现象【解析】由德布罗意假说可判断选项A正确；X射线的衍射实验证实了X 射线是波长很短的电磁波，故选项B错误；电子的衍射实验证实了电子具有波动性，故选项C正确；宏观物体对应的物质波的波长极短，实验室无法进行实验，选项D正确．【答案】ACD3．(多选)下列关于实物粒子的说法中正确的是()【导学号：54472180】A．向前飞行的子弹不具有波动性B．射击运动员之所以很难射中靶子，是因为子弹具有波动性C．子弹既具有粒子性，又具有波动性D．子弹具有波动性，但波长很短表现不出来【解析】运动的实物粒子具有波粒二象性，对子弹来说，其德布罗意波长很短，很难表现出波动性，子弹的波动性对射击的准确性没有任何影响，故C、D正确，A、B错误．【答案】CD4．(多选)对光的认识，以下说法中正确的是()【导学号：54472181】A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为在某种情景下光的波动性表现明显，在另外某种情景下，光的粒子性表现明显【解析】个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性．因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D.【答案】ABD5．(多选)关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波C．当光和物质相互作用时表现出粒子性D．光在传播过程中表现出波动性【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，A错误；当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性，光的干涉、衍射又说明光是一种波，光既不同于宏观的粒子，也不同于宏观的波，B错误，C、D正确．【答案】CD6．下列说法中正确的是()【导学号：54472182】A．质量大的物体，其德布罗意波长较短B．速度大的物体，其德布罗意波长较短C．动量大的物体，其德布罗意波长较短D．动能大的物体，其德布罗意波长较短【解析】根据公式λ＝hp可以判断动量大的物体德布罗意波长较短，故C正确．【答案】 C7．(多选)利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样，进而分析出晶体的原子排列．则下列分析中正确的是()【导学号：54472183】A．电子显微镜所利用的是电子的物质波的波长比原子尺寸小得多B．电子显微镜中电子束运动的速度应很小C．要获得晶体的X射线衍射图样，X射线波长要远小于原子的尺寸D．中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当【解析】电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，它的动量应很大，即速度应很大，A正确，B错误；由题中信息“利用X射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或X射线的波长与原子尺寸相当，C错误，D正确．【答案】AD8．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＝hp，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，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相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为________．【解析】由动量守恒p2－p1＝(m1＋m2)v知，即hλ2－hλ1＝hλ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2.【答案】λ1λ2λ1－λ2[能力提升]6．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X 射线每个光子的能量和动量，则()【导学号：54472184】A．E＝hλc，p＝0B．E＝hλc，p＝hλc2C．E＝hcλ，p＝0 D．E＝hcλ，p＝hλ【解析】根据E＝hν，且λ＝hp，c＝λν可得X射线每个光子的能量为E＝hcλ，每个光子的动量为p＝h λ.【答案】 D7．利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A．该实验说明了电子具有粒子性B．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝h2meUC．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显【解析】得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A错误；由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h2meU，B正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故D错误．【答案】 B11．如图17-3-2所示为证实电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U＝118 V，电子质量为m＝9.1×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹．试计算电子的德布罗意波长.【导学号：54472221】图17-3-2【解析】 根据动能定理有eU ＝12m v 2根据动能和动量的定义式有E k ＝12m v 2＝(m v )22m ＝p 22m 以上两式与λ＝h p 联立，得λ＝h 2meU ，代入数据可得λ≈1.23×10－11 m.【答案】 1.23×10－11 m8．科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒每单位面积接收到的光子数为n ，光子平均波长为λ，太阳帆面积为S ，反射率100%，设太阳光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为m .(1)求飞船加速度的表达式(光子动量p ＝h λ)；(2)若太阳帆是黑色的，飞船的加速度又为多少？【导学号：54472222】【解析】 (1)光子垂直射到太阳帆上再反射，动量变化量为2p ，设光对太阳帆的压力为F ，单位时间打到太阳帆上的光子数为N ，则N ＝nS由动量定理有F Δt ＝N Δt ·2p所以F ＝N ·2p而光子动量p ＝h λ，所以F ＝2nSh λ 由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为a ＝F m ＝2nSh mλ.(2)若太阳帆是黑色的，光子垂直打到太阳帆上不再反射(被太阳帆吸收)，光子动量变化量为p ，故太阳帆上受到的光压力为F ′＝nSh λ，飞船的加速度a ′＝nShmλ.【答案】 (1)2nSh mλ (2)nSh mλ。
17.3粒子的波动性(学生版)2017-2018学年高二物理人教选修3-5
第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性1．下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性2．根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B．光的波长越大，光子的能量越小C．一束单色光的能量可以连续变化D．只有光子数很多时，光才具有粒子性3．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性B．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性C．能量较大的光子其波动性越显著D．光波频率越高，粒子性越明显4．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光波的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识不正确的是A．曝光时间足够长时，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B．单个光子的运动没有确定的轨道C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出波动性5．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等6．在用单缝衍射实验验证光的波粒二象性的实验中，下列说法中正确的是A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过狭缝后的运动路径是直线D．光的波动性是大量光子运动的规律7．在宏观世界中相互对立的波动性和粒子性，在光的本性研究中却得到了统一，即光具有波粒二象性，下列关于光的波粒二象性的叙述中错误的是A．大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性B．光在传播时表现出波动性，而在跟物质发生作用时表现出粒子性C．频率大的光比频率小的光的粒子性强，但波动性弱D．频率大的光比频率小的光的粒子性及波动性都强8．下列说法中正确的是A．质量大的物体，其德布罗意波长小B．质量小的物体，其德布罗意波长小C．动量大的物体，其德布罗意波长小D．速度大的物体，其德布罗意波长小9．在光的双缝干涉实验中，在光屏上放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下，其实验结果是①若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点②若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹③这一实验结果证明了光具有波动性④这一实验结果否定了光具有粒子性A．①②③对B．①②④对C．①③④对D．②③④对10．如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光。
2018年人教版物理选修3-5 第17章 3 粒子的波动性
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 h hν 和p＝__ 波动性的典型物理量．因此ε＝___ 质的____ λ 揭示了光的粒子性和波动性之间 的密切关系．
[再判断] 1．光的干涉、衍射、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．(×) 3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．(√)
【答案】 CD
2．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(
) 【导学号：54472028】
A．有的光是波，有的光是粒子 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】
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，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，都具有波粒二象性，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．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动 性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越 显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光 接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故C正确，A、B、D错误．
ε h 德布罗意给出的ν＝h和λ＝p关系同样正确．
动量很大，对应的德布罗 ②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的____
【提示】 不正确．光具有波粒二象性，只是有时表现为波动性，有时表 现为粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子．
2018高中物理人教选修3-5课件：17-3粒子的波动性
课堂探究案 答疑解惑
探究一 探究二
归纳总结光子是能量为hν的微粒,表现出粒子性,而光子的能量与 频率ν有关,体现了波动性,所以光子是统一了波粒二象性的微粒。 但是它在不同条件下的表现不同,大量光子表现出波动性,个别光 子表现出粒子性;光在传播时表现出波动性,光和其他物质相互作 用时表现出粒子性;频率低的光波动性更强,频率高的光粒子性更 强。
ℎ λ= 关系同样正确。 ������
课前预习案 新知导学 读一读·思一思 辨一辨·议一议
1.思考辨析。 (1)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。 ( ) 解析:光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显,有时 候表现出的波动性较明显,大量光子的效果往往表现出波动性,个 别光子的行为往往表现出粒子性。 答案:√ (2)光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子。 ( ) 解析:光在传播时波动性显著,光与物质相互作用时粒子性显著。 答案:× (3)牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的。 ( ) 解析:牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒,爱因斯坦的“光子 说”认为光是一份一份不连续的能量。 答案:×
波长
ℎ λ= ,频率 ������ ������ ν= 。 ℎ
2.什么是物质波的实验验证? 答案:(1)1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍 射实验,得到了电子的衍射图样,证实了电子的波动性。 (2)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Biblioteka ������ ν= 和 ℎ
学说名称 微粒说 光是一 内容 群弹性 要点 粒子 理论 宏观 领域 世界 波动说 光是一 种机械 波 宏观 世界 电磁说 光是一 种电磁 波 微观 世界 光子说 光是由一份 一份光子组 成的 微观 世界 波粒二象性 光是具有电磁本 性的物质,既有波 动性又有粒子性 微观世界
人教版高中物理选修3-5第17章第3节粒子的波动性(共27张PPT)
解析：选C.光同时具有波动性和粒子性，只是 在有的情况下波动性更显著，有的情况下粒子 性更显著．波长越长，波动性就更显著，粒子 性就越不明显，波长越短，粒子性就更显著， 波动性就越不明显，只有C选项正确．
变式训练2 根据物质波理论，以下说法中正 确的是( ) A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 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
他认为，“整个世纪以来（指19世纪） 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 德布罗意法国物理 我们把粒子方面的图象想得太多，而忽 学家，1929年诺贝尔 略了波的现象” 物理学奖获得者，波
动力学的创始人，量 他提出假设:实物粒子也具有波动性
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。
2、电子显微镜的原理 电子显微镜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。
物质波的理解与计算
例2 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的电场加速．试分别计算它们的德布罗意 波长．其中，电子质量为9.1×10－31 kg，普朗 克常量h＝6.63×10－34 J·s.
物体的动量 p＝mv，其德布罗意波长λ＝h＝ h . p mv
X射线衍射
电子衍射
微观粒子具有波粒二象性的理论得到了公认。电子衍射、中
子衍射、原子和分子束在晶体表面散射所产生的衍射实验都获得 了成功。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3 粒子的波动性．理解德布罗意波，
[先填空]
1.
2．光子的能量和动量
(1)能量：ε＝hν.
(2)动量：p h 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
λ揭示了光的粒子性和波动性之间
的密切关系．
[再判断]
1．光的干涉、衍射、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．(×)
3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．(√) [后思考]
由公式E＝hν和λ＝h
p，能看出波动性和粒子性的联系吗？
【提示】从光子的能量和动量的表达式可以看出，是h架起了粒子性与波动性之间的桥梁．
[合作探讨]
探讨1：认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？
【提示】应从微观的角度建立光的行为图像，认识光的波粒二象性．
探讨2：光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子，这句话正确吗？
【提示】不正确．光具有波粒二象性，只是有时表现为波动性，有时表现为粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子．
[核心点击]
1．对光的认识的几种学说
1．(多选)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
D．光电效应说明光具有粒子性
【解析】光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒．某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．C、D正确，A、B错误．
【答案】CD
2．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()
【导学号：54472028】A．有的光是波，有的光是粒子
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】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，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，都具有波粒二象性，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．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故C正确，A、B、D错误．
【答案】 C
(1)光既有波动性又有粒子性，二者是统一的.
(2)光表现为波动性，只是光的波动性显著，粒子性不显著而已.
(3)光表现为粒子性，只是光的粒子性显著，波动性不显著而已.
[先填空]
1．粒子的波动性
(1)德布罗意波
1924年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，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
ν＝ε
h，λ＝h p.
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，得到了电子的衍射图样，如图17-3-1所示，证实了电子的波动性．
电子束穿过铝箔后的衍射图样
图17-3-1
(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＝ε
h和λ＝h
p关系同样正确．
②宏观物体的质量比微观粒子大得多，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．
[再判断]
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．(√)
[后思考]
既然德布罗意提出了物质波的概念，为什么我们生活中却体会不到？
【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λ＝h
p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．
[合作探讨]
探讨1：物质波的概念是如何提出的？
【提示】德布罗意认为光学研究中忽视了粒子性，而实物粒子中则忽视了其波动性，因此，德布罗意提出了实物粒子的波动性．
探讨2：宏观物体的运动也具有波动性吗？
【提示】不管是微观粒子还是宏观运动的物体，都具有波动性，但宏观运动物体的波动性很不明显．
[核心点击]
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，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．求解物质波波长的方法
(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＝m v.
(2)根据波长公式λ＝h
p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＝h
λ；微观粒子的动能：E k＝
1
2m v
2，动量p＝m v.
3．下列说法中正确的是()
A．物质波属于机械波
B．物质波与机械波没有本质区别
C．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性
D．德布罗意认为，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，这种波叫物质波
【解析】物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，A、B均错误；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，C 错误；德布罗意认为，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，这种波叫物质波，D正确．
【答案】 D
4．如果一个中子和一个质量为10 g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1.67×10－27 kg) 【解析】中子的动量为p1＝m1v，
子弹的动量为p2＝m2v，
据λ＝h
p知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为
λ1＝h
p1，λ2＝
h
p2
联立以上各式解得：λ1＝
h
m1v，λ2＝
h
m2v
将m1＝1.67×10－27 kg，v＝1×103 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
宏观物体波动性的三点提醒
1．一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其波动性，但并不否定其波动性．
2．要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别．3．在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一．。