2018-2019学年高中物理 第十七章 波粒二象性 17.3 粒子的波动性优质课件 新人教版选修3
17.3粒子的波动性(教师版)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【答案】CD【解析】干涉和衍射是波特有的现象，由于X射线散射满足动量守恒，说明X射线具有粒子性，光电效应也说明了具有粒子性，即A、B不能说明粒子的波动性，证明粒子的波动性只能是CD。
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【答案】ACD【解析】爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项A错误。
由E=hc可知选项B正确。
一束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，选项C错误。
光子不但具有波动性，而且具有粒子性，选项D错误。
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【答案】C【解析】波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项A正确；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，选项B正确；能量较大的光子频率较大，则其粒子性越显著，选项C错误；光波频率越高，粒子性越明显，选项D正确。
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【答案】A【解析】曝光时间不长时，个别光子表现出粒子性，使底片上出现了不规则的点子，而曝光时间足够长时，大量光子的行为表现出波动性，底片上出现了规则的干涉条纹，综上所述，本题选A。
2017_2018学年高中物理第17章波粒二象性3粒子的波动性课件新人教版选修3_5201709262127
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
1
2
3
4
解析
答案
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
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
解析 答案
二、对物质波的理解
例2 答案 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 2.21×10－34 m 由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波
是多少？为什么我们无法观察到其波动性？ 动性
解析
答案
针对训练2 (多选)下列说法中正确的是
√ B.物质波也是概率波 √ C.光波是一种概率波 √
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.
答案
知识梳理
(一)人类对光的本性的研究
学说 名称 代子说 爱因 斯坦 波粒 二象性
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， 光电效应、
答案
题型探究
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.
高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性学案新人教版选修35
3 粒子的波动性一、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．光子的能量和动量能量表达式：ε＝hν，动量表达式：p＝hλ.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．光具有波动性是否说明光就是我们宏观意义上的波？提示：不是．光具有粒子性，也具有波动性，所以我们说光具有波粒二象性，这里的粒子不是我们平时所说的粒子，同样这里的波也不是我们宏观意义上的波．二、粒子的波动性1．物质的分类物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，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．德布罗意波任何一种实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为德布罗意波，也叫物质波． 3．物质波的波长和频率波长公式：λ＝h p ，频率公式：ν＝εh. 三、物质波的实验验证晶体做了电子束演示实验，得到了明显的衍射图样，从而证实了电子的波动性．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．考点一 光的波粒二象性1．对光的本性认识的几个阶段 学说 名称 微粒说波动说电磁说光子说 波粒 二象性 代表 人物牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因 斯坦 公认实验 依据光的直线 传播、光 的反射光的干 涉、衍射能在真空中传 播，是横波，光光电效应、 康普顿 效应光既有波 动现象，又 有粒子特征速等于电磁波速度内容要点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光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性理论领域宏观世界宏观世界微观世界微观世界微观世界光的波动性光的粒子性实验基础干涉、衍射光电效应、康普顿效应含义光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律描述：(1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质．(2)频率低，波长长的光，波动性特征显著.粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量．(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质．(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性．(3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著．二象性(1)光子说并没有否定波动性，E＝hν中，ν表示光的频率，表示了波的特征．光既具有波动性，又具有粒子性，波动性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同．(2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为.【例1】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较明显，有时表现为粒子性较明显B．光波频率越高，粒子性越明显C．能量越大的光子，其波动性越显著D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性结合波粒二象性的相关理论进行判断即可．【答案】 C【解析】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；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A、D说法正确．光的频率越高，能量越高，粒子性相对波动性越明显，B说法正确，C说法错误．总结提能本题主要考查对波粒二象性的相关概念的理解，属于较简单的题目，我们通过对教材的熟悉就可以掌握相关概念．有关光的本性，下列说法正确的是( D )A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性解析：光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子．波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．考点二物质波的理解和有关计算1．物质的分类：物理学中把物质分为两类，一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质；另一类是场，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．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．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．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．5．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性和粒子性，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．【例2】 武汉综合新闻网2010年8月21日报道：近日，一种发源于南亚没有抗生素可以抵御的“超级细菌”成为社会关注的热点．假若一个细菌在培养器皿中的移动速度为 3.5 μm/s，其德布罗意波长为1.9×10－19m ，试求该细菌的质量．【答案】 1.0×10－9kg【解析】 由公式λ＝h p得该细菌的质量为m ＝p v ＝h vλ＝ 6.626×10－343.5×10－6×1.9×10－19kg ＝1.0×10－9kg.德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝h p，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的1104.求：(1)电子的动量大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小(电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s，加速电压的计算结果取1位有效数字)．答案：(1)1.5×10－23kg·m/s(2)U ＝h 22emλ2 8×102V解析：(1)由λ＝h p得电子的动量大小p ＝h λ＝ 6.6×10－34440×10－9×10－4kg·m/s ＝1.5×10－23kg·m/s(2)设加速电压为U ，由动能定理得eU ＝12mv 2而12mv 2＝p 22m ，所以U ＝p 22em ＝h 22emλ2 代入数据得加速电压的大小U ＝8×102V重难疑点辨析对牛顿“微粒说”与爱因斯坦“光子说”的区分光的本性的探究过程是人类对物理现象及物理规律不断认识、提高、再认识、再提高的反复过程，经历了肯定、否定、否定之否定的循环，科学家们利用他们的聪明智慧和不断探究，经历了激烈的大论战，历时数千年，终于形成今天对光的比较深刻的认识．我们在学习过程中既要熟记重要的物理学史，又要学习科学家们勇于探索、追求真理的精神．【典例】 (多选)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【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．【答案】BCD惠更斯的波动说与牛顿的微粒说由于受传统宏观观念的影响，都试图用一种观点去说明光的本性，因而它们是相互排斥、对立的两种不同的学说．麦克斯韦的光的电磁说与爱因斯坦的光子说是对立的统一体，揭示了光的行为的二重性：既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．1．下列说法中正确的是( C )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．2．(多选)表中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( ABC )质量/kg 速度/m·s－1波长/m 弹子球 2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30电子(100 eV)9.1×10－31 5.0×106 1.2×10－10无线电波(1 MHz)— 3.0×108 3.0×102B．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解析：弹子球的波长太小，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相近，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．3．2002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，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( D )A ．E ＝hλc，p ＝0 B ．E ＝hλc ，p ＝hλc 2 C ．E ＝hc λ，p ＝0D ．E ＝hc λ，p ＝h λ解析：根据E ＝hν，且λ＝h p ，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为E ＝hc λ，每个光子的动量为p ＝h λ.4．紫外线光子的动量为hνc.一个静止的O 3吸收了一个紫外线光子后( B ) A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿与光子运动方向相反的方向运动D ．可能向任何方向运动解析：由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O 3分子与光子原来运动方向相同．故正确选项为B.5．(多选)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，如图所示．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( AB )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的波长为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，故A 项正确；由德布罗意波波长公式λ＝h p，而动量p ＝2mE k ＝2meU ，所以λ＝h 2meU ，B 项正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子波长越小，衍射现象就越不明显；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C 、D 项错误．。
2018_2019高中物理第17章波粒二象性17.3粒子的波动性课件新人教版选修3_5
D.动能大的物体,其德布罗意波长较短
【解析】选C。根据公式λ =
h 可以判断动量大的物体 p
德布罗意波长较短,故C正确。
3.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.宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,所 以宏观物体运动时不具18·金华高二检测)频率为ν 的光子,德布
h 罗意波长为λ = ,能量为E,则光的速度为( p
)
E A. h
B.pE
E C. p
h2 D. Ep
h 【解析】选A、C。根据c=λν,E=hν,λ= ,即可解得 p E E 光的速度为 或 。 p h
2.(多选)关于物质波,下列认识中正确的是
实验基 础 光 的 粒 子 性 光电效 应、康 普顿效 应
表现 (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
说明 (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
说 对于不同频率的光,频率越高,光的粒子性越强;频率 明 越低,光的波动性越强
物质波
如图是电子束通过铝箔后的衍射图样,结合图样及课本 内容回答下列问题:
(1)德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理 论基础是什么? 提示:普朗克能量子假说和爱因斯坦光子理论。 (2)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么?
提示:电子束具有波动性。
(3)德布罗意波长与动量的关系是怎样的? 提示:如果用动量p来表征实物粒子的粒子性,用波长λ 来表征实物粒子的波动性。那么,对光适用的关系式也
2019-2020年高中物理第17章波粒二象性3粒子的波动性课件新人教选修3_5
[后思考] 由公式 E＝hν 和 λ＝hp，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．
(1)能量：ε＝__h_ν_. 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 h
述物质的__波__动__性的典型物理量．因此 ε＝_h_ν_和 p＝__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．( √ )
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＝mv. (2)根据波长公式 λ＝hp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＝hλ；微观粒子的动能：Ek＝12mv2，动量 p＝mv.
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 E．宏观物体运动时，虽看不到它的衍射或干涉现象，但宏观物体运动时仍 具有波动性
高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波动性检测 新人教版选修3-5(2021年最新整理)
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第十七章波粒二象性3 粒子的波动性1．（多选)关于微观粒子波粒二象性的认识，正确的是（）A．因实物粒子具有波动性，故其轨迹是波浪线B．由概率波的知识可知,因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹C．只有光子具有波粒二象性，其他运动的微粒不具有波粒二象性D．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解析:实物粒子具有波动性，并不是其轨迹是波浪线，故A错误；由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹,故B正确；光具有波粒二象性，实物粒子同样具有波粒二象性，故C错误;光具有波粒二象性，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,故D正确．答案：BD2．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．答案：C3．(多选)关于物质波，下列认识中错误的是( )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作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象解析：由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，可见，A选项是正确的；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；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选项是正确的；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，故C选项正确．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．综合以上分析知，本题应选B、D。
全国通用版2018-2019高中物理第十七章波粒二象性章末小结名师公开课学案新人教版选修3
第十七章 波粒二象性章 末 小 结波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧能量量子化⎩⎪⎨⎪⎧ 黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，各种波长的 辐射强度 都增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动能量子：微观粒子的能量是量子化的；ε＝h ν光电效应⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 现象：光现象转化电现象本质：电子吸收光子光电子结论：①光具有粒子性—— 光子 ②光具有波粒二象性光子说：光子能量ε＝h ν光电效应方程：12mv 2＝h ν－W 0康普顿效应：光子不仅具有能量，也具有动量，p ＝h λ光的波粒二象性⎩⎪⎨⎪⎧ ①光既具有波动性，又具有粒子性②大量的光子产生的效果显示波动性；个别光子产生的效果显示粒子性③波长短的电磁波粒子性显著，波长长的电磁波波动性显著粒子波动性⎩⎪⎨⎪⎧德布罗意波(物质波)⎩⎪⎨⎪⎧ 波长：λ＝h p 频率：ν＝εh 电子衍射对粒子的波动性的验证。
概率波不确定关系：Δx Δp ≥h 4π，Δx 表示粒子位置不确定量，Δp 表示 粒子在x 方向上的动量的不确定量。
一、应用光电效应方程解题的方法光电效应方程表达式为E k ＝h ν－W 0。
其中，E k ＝12m e v 2为光电子的最大初动能，W 0为逸出功。
光电效应方程表明，光电子最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系，与光强无关。
只有当h ν>W 0时，才有光电子逸出，νc ＝W 0h 就是光电效应的截止频率。
(1)常见物理量的求解(2)应用光电效应规律解题应当明确①光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)。
因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。
②明确两个决定关系a ．逸出功W 0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能。
b ．入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。
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)
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
高中物理 第17章 波粒二象性 3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5
对物质波的认识
1．两类物质 物理学把宇宙中的物质分为两大类：一类是分子、原子、 电子、质子及由这些粒子所组成的物体，另一类是场，如电场 、磁场等，它们虽不是由微观粒子构成的，却是客观存在的特 殊物质． 2．物质波(德布罗意波) (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，如子弹飞行的波长约10－34 m.
解析：19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉 、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释．但到了19世 纪末又发现了光的新现象——光电效应，这种现象波动说不能解 释，证实光具有粒子性．因此，光既具有波动性，又具有粒子 性，但不同于宏观的机械波和机械粒子．波动性和粒子性是光 在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不 同属性，我们无法用其中一种去说明光的一切行为，只能认为 光具有波粒二象性．选项D正确．
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息一 看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身体
解析：光既具有波动性又具有粒子性，故具有波粒二象性 .故A错误；光电效应现象中能产生光电子，但不是光子转化为 电子.故B错误；光的干涉现象和光的衍射现象说明光具有波动 性.故C错误；光电效应现象说明光具有粒子性，故D正确.
复习课件
高中物理 第17章 波粒二象性 3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5
1
3 粒子的波动性
细心的同学会发现，街道两侧路灯的开、关时间并不是固 定的：天气晴朗时，路灯亮得晚；天气阴沉时，路灯亮得早． 其实这是光电效应在自动控制中的应用，这其中的核心部件是 光电管(其原理是光电效应)．图甲所示的是路灯自动控制的模 拟电路，A为光电管，B为继电器，C为照明电路，D为路灯． 请连成正确的电路，达到“日出路灯熄，日落路灯亮”的效果 ．
2017_2018学年高中物理第十七章波粒二象性17.3粒子的波动性课件新人教版选修3_5
探究一
探究二
对物质波的理解 问题导引 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,并未感觉到它的波动性。你如何理解该问题,谈谈自己 的认识。 要点提示: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,而微观粒子如电子、质子、中子以及 原子、分子的波动性为宏观物体具有波动性奠定了事实基础。
探究一
探究二
名师精讲 1.对光的本性认识史 人类对光的认识经历了漫长的历程,从牛顿的光的微粒说到托马 斯· 杨和菲涅耳的波动说,从麦克斯韦的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
������ ℎ
ℎ ������
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:×
17.3-粒子的波动性-课件(人教版选修3-5)
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。
阴极 栅极
K
G
多晶 薄膜
Cs
U
高压
屏P
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都 具有波动性。
曝光量很少时可以清楚地看 出光的粒子性。曝光量很大时可 以看出粒子的分布遵循波动规律。
实验结果表明，如果曝光时间不太长， 底片上只出现一些无规则分布的点子，那些 点子是光子打在底片上形成的，如果曝光时 间足够长，我们无法把它们区分开，因此看 起来是连续的.单个光子通过双缝后的落点无 法预测,但是研究很多光子打在胶片上的位置, 我们发现了规律性:光子落在某些条形区域内 的可能性较大.这些条形区域正是某种波通过 双缝后发生干涉时振幅加强的区域。这个现 象表明，光子在空间各点出现的可能性的大 小（概率），
h p mc
（具有波长）
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
三、粒子的波粒二象性
光既具有粒子性，又具有波动性。
惠更斯 波动说 1690 1672 牛顿 微粒说 粒 子 性 波 动 性 麦克斯韦 电磁说 1864 1905源自爱因斯坦 光的波粒 二象性
1909
1924 T/年
德布罗意 爱因斯坦 光子说 粒子的波 粒二象性
人教版选修3-5
第十七章 波粒二象性
第三节 粒子的波动性
一、光的本性
有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格 教授：光是波还是粒子？ 布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一 个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理 学家休息。” 如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？ 那么光的本性到底是什么？
高中物理第十七章波粒二象性17.3粒子的波动性课件新人教版选修35
地显示出光的粒子性
第九页，共20页。
(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
一
二
三
实验
表现
基础
波动性
和粒子
性的对
立、统
一
说明
(1)光子说并未否定波
(1)大量光子易显示波动性,而
少量光子易显示出粒子性
(2)波长长(频率低)的光波动性
强,而波长短(频率高)的光粒子
性强
第十五页，共20页。
类型
(lèixíng)
一
类型
(lèixíng)二
类型
(lèixíng)三
解析：根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,可见,
选项A是正确的;由于X射线本身就是一种波,而不是实物粒子,故X射线的错误;电子是一种实物
类型
(lèixíng)二
类型
(lèixíng)
三
对物质波的理解
【例题2】 (多选)关于物质波,下列认识错误的是(
)
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成物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象
2.电子束穿过铝箔发生的衍射现象,说明了电子具有波动性,即电子也具
有波粒二象性。
3.人们陆续证实了质子、中子以及(yǐjí)原子、分子的波动性,对于
ℎ
ℎ
这些粒子,德布罗意给出的 ν= 和 = 关系同样正确。
17.3 物质波 波粒二象性
d sin 2
d
2 2
d sin k
h 2me Ek
h 2me eU
14
第 17 章
量子物理基础
大学 物理学
17.3 物质波
波粒二象性
d sin k
h 2me eU
1
kh k 1 sin sin d 2m eU d e
波粒二象性
德布罗意将联系光的波动性和粒子性的 两个公式推广到一切实物粒子，认为：一个 能量为E、动量为P的实物粒子所对应的德布 罗意波的波长λ和频率ν 由以下两式决定： 粒子性
E mc 2 h P mv h /
德布罗意公式
第 17 章 量子物理基础
波动性
4
大学 物理学
第 17 章
量子物理基础
20
大学 物理学
17.3 物质波
波粒二象性
17.3.3 波粒二象性的统计解释 概率波
经典粒子 不被分割的整体，有确定位 置和运动轨道 .
经典的波 某种实际的物理量的空间分 布作周期性的变化，波具有相干叠加性 .
二 象 性 要求将波和粒子两种对立的 属性统一到同一物体上 .
第 17 章
第 17 章 量子物理基础
28
大学 物理学
17.3 物质波
波粒二象性
3 结论(统计解释) 在某处德布罗意波的强度与粒子在该处 附近出现的概率成正比 . 1926 年玻恩提出，德布罗意波为概率波.
第 17 章
量子物理基础
29
大学 物理学
二
物质波的波函数
17.3 物质波
概率密度
波粒二象性
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-
第3节粒子的波动性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.西导知埜知探 -----------------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.h2.光子的能量和动量：光子的能量£和动量p 可分别表示为：£ = h V , p =「能量入£和动量P 是描述物质粒子性的重要物理量；波长 入和频率V 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.()(3) 光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子. ()提示：⑴ V (2) X (3) V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：h£波长：入=-频率：V = H.Ph2. 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，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£h的V 和入=p 关系同样正确.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.rrSDH^l2. (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：⑴X (2) X (3) V多维课堂师生互动* --------------------------- 熒脏竪癱讲练提升——知识点一对光的波粒二象性的理解釦1A. 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］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 :静I0」；一芈 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h(2) 根据波长公式 入=-求解.P⑶注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式. h1 2量 p =—; 微观粒子的动能： E<=$mv ，动量 p = mv金找初| ”门对物质波的理解釦三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， 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命题视角2物质波波长的计算 例吕 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长？(中子的质量为1.67 x 10 一27 kg)［解析］中子的动量为p 1 = mv ,p = mv如光子的能量：£ = h v ,动子弹的动量为p2 = mv,据入=知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为ph h入1= , 入2 =—P1 P2联立以上各式解得：入1= ,入2 =mv mv将m= 1.67 x 10 _27 kg , v= 1x 103 m/s , h = 6.63 x 10 一34 J • s, m= 1.0 x 10 _2 kg 代入上面两式可解得入1= 4.0 x 10一1°m ,入2= 6.63 x 10 一35 m.［答案］4.0 x 10 -10 m 6.63 x 10-35 mh 化代…-冲本题考查德布罗意波的波长计算. 一般先求出动量，再由公式入=-求德p布罗意波的波长•注意将各物理量统一采用国际制单位.疑难突破¥ 思维升华*-------------------------- 以欄说法融變旁通——典型问题一一人类对光的本性认识历程光的本性是什么？从牛顿的光的微粒说，到托马斯•杨和菲涅耳的光的波动说，从麦克关于光的本性，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［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.选项C正确、选项A、B、D错误.［答案］C7即尸即红（多选）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. 光的双缝干涉显示了光的波动性C. 麦克斯韦预言了光是一种电磁波D. 光具有波粒二象性解析：选BCD•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，显然选项A错误；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，选项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，选项C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，选项D正确.分层演练▼巩固落％ ___________________ ------ 肛练促学补短扬忙——［随堂达标］1. （2016 •哈尔滨高二检测）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解析：选 C.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. 对光的认识，以下说法正确的是（）A. 光波和声波的本质相同，都具有波粒二象性B. 光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的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：选D.光波是电磁波，具有波粒二象性，声波是机械波，是振动在介质中的传播, 二者本质不同，A 错；光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释•光电效应现象用波动说无法解释， 而用光子说可以完美地进行解释，证实光具有粒子性•因此， 光既具有波动性，又具有粒子性， B 错；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；波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法只用其中一种去说明光的一切行为， 只能 认为光具有波粒二象性， D 对.3.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，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有 一种波和它对应，这种波叫做物质波D. 宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性 解析：选 C.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，宏观物体也1 23 1 23―nm ,由于电压 U = 220 V ,代入上式得 入nm = 8.29 X 10 nm = U 220一 11答案：8.29 X 10 m［课时作业］［学生用书P82（独立成册）］、单项选择题 1. 关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是（ ）A 爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B. 光电效应现象说明了光的粒子性具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，只有选项C 正确.4.电子经电势差为长.（已知：电子质量为 U= 220 V 的电场加速，在 v <c 的情况下，求此电子的德布罗意波 一 31 __ 一 199.11 X 10 kg ，电子电荷量为 1.6 X 10 C ）解析：在电场作用下j mV = eU 得v =、J 響,根据德布罗意波长 入=舟得=_h ___ L=mv = 2meU —118.29 X 10 m.C. 光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一D. 以上说法均错误解析：选B.爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A 错；光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的, 粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，C 错.2. 下列说法正确的是（）A. 光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点B. 光不具有波动性C. 由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只 能认为光具有波粒二象性D. 实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质 解析：选 C.光的波动性和光的粒子性不同于宏观的机械波和粒子，属于微观世界， A错误；光既具有波动性又具有粒子性，B 错误；光的波动性和粒子性是光的行为，即光具有波粒二象性，C 正确；实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是 传播着的电磁波，其本质不同，D 错误.3.如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们也相等的是（ ）A. 速度B .动能C.动量D.总能量h解析：选C.根据德布罗意波的波长公式 入=h 可知，如果电子的德布罗意波长与中子相 等，则电子与中子一定具有相同的动量，故C 项正确.4. （2016 •昆明高二检测）X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为 入， 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（）h 入 h 入B. Ep M，且“ p , e iv 可得X 射线每个光子的能量为E =亍每个光子的动量为，故选D. 入5.影响显微镜分辨率本领的一个因素是衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低.使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领， 它利用高压对电子束加速， 最后打在感光胶片上来观察显微图像.以下说法正确的是（ ）B 对；光的波动性和heC. E =亍，p = 0he hD E=T ，P =T解析：选D.根据E = h vA. 加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强B. 加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显C. 如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强D. 如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱解析：选C.设加速电压为U,电子电荷量为e,质量为m则有E k=寸mV= eU= 2pm又ph h h=〒，故eU= 2m入2，可得入=；；emU对电子来说，加速电压越高，入越小，衍射现象越不明显，故选项A、B错误；电子与质子比较，因质子质量比电子质量大得多，可知质子加速后的波长要小得多，衍射现象不明显，分辨本领强，故选项C正确，选项D错误.二、多项选择题6. （2016 •山西临汾高二检测）关于光的波粒二象性的理解正确的是（）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解析：选AD.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，D正确；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，A正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C错误.7. 下列说法中正确的是（）A. 光的干涉和衍射说明光具有波动性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 x 108 m/s解析：选AD.干涉和衍射现象是波的特性，说明光具有波动性，选项A正确；光的频率越大，波长越短，光子能量越大，故选项B、C错误；光在真空中的传播速度为3x 108m/s ,故选项D正确.& （2015 •高考江苏卷）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解析：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由h 2德布罗意波长公式入=-和p = 2mE知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相P等，选项D错误.B . pE h 2D.EphE 入 E解析：选AC •根据C =^v, E = h v ,入=p ,即可解得光的速度为 〒或p ,故选A C.p 1 1p 10. 根据物质波的理论，下列说法正确的是（）A. 微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性B. 微观粒子和宏观物体都具有波动性C. 宏观物体的波动性不易被察觉，因为它的波长太长D. 速度相同的质子和电子，电子的波动性更为明显解析：选BD. 一切运动物体都有一种波与它相对应，所以宏观物体也具有波动性，选项 A 错误，选项B 正确；物质波的波长与其动量成反比，因宏观物体的动量较大，所以其德布 罗意波长非常短，不易观察到其衍射现象，选项C 错误；速度相同的质子和电子， 电子的质量较小，动量较小，物质波的波长较长，故波动性明显，选项D 正确.三、非选择题 11.金属晶体中晶格大小的数量级是 10「1° m .电子经电场加速，形成一电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样•问这个加速电场的电压约为多少？ （已知电子的电荷量 e = 1.6 x 10 一19 C ,质量 仆 0.90 x 10 一30 kg ）解析：据波长发生明显衍射的条件可知， 当运动电子的德布罗意波波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射现象.设加速电场的电压为 U,电子经电场加速后获得的速度为v ,对加速过程由动能定理得1 2eU= 2>mv ①据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长 入」，②p其中p = mv ③解①②③方程组可得 U == 153 V.2em^9. 频率为v 的光子，德布罗意波波长为h入=-,能量为E ,则光的速度为（EC.P答案：153 V 12.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， S,反射率100%设太阳单位面积接收到的光子数为 n ,光子平均波长为入，太阳帆面积为 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 =—）; （2）若太阳帆是黑色的，飞船的加速度又为多少？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,贝U N= nS,由动量定理有 F A t =NA t •2p ,所以F =十,「曰 h 十,2nShN-2p ,而光子动量，所以F =.— —由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为F 2nSh a =m = m —.（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2-Sh -S 答案：（1）n — (2) n —化量为p ,故太阳帆上受到的光压力为F'-—,飞船的加速度 a ' —-Shn — •。
高中物理 第十七章 波粒二象性 173 粒子的波动性课件5高二选修35物理课件
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光的波粒二象性的解题关键点
(1)光同时具有波动性和粒子性，只是在不同的条件下 其中一个性质表现比较明显，另一个不明显。
(2)光的干涉、衍射、偏振现象有力地说明了光具有波 动性，而光电效应、康普顿效应表明，光还具有粒子性，即
光具有波粒二象性。
(3)解此类题关键要抓住光的本性，即光具有波粒二象 性，再从产生波粒二象性的原因出发去分析，这类问题就很
故小汽车的德布罗意波的波长为 λ＝hp＝6.633××11004－34 m＝2.21×10－38 m。
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第二十六页，共三十二页。
易错点排查 易错点⊳波粒二象性的理解误区 [示例] 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；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
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第三页，共三十二页。
2．光子的能量和动量关系式
(1)关系式：ε＝ □4 hν ，p＝
□5 hλ
。
(2)意义：能量 ε 和动量 p 是描述物质的 □6 粒子 性的
重要物理量；波长 λ 和频率 ν 是描述物质的 □7 波动 性的
典型物理量。因此 ε＝hν 和 p＝hλ揭示了光的 □8 粒子 性和 □9 波动 性之间的密切关系。
容易解答了。
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【针对训练】 关于对光的认识，下列说法正确的是 ()
A．频率高的光是粒子，频率低的光是波 B．光有时是波，有时是粒子 C．光有时候表现出波动性，有时候表现出粒子性 D．光既是宏观概念中的波，也是宏观概念中的粒子
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U 10V , 0.39nm
U 100V , 0.123nm 与x射线的波长相当
U 1000V , 0.039nm
1.226 nm
ห้องสมุดไป่ตู้Ek
Ek 的单位为eV
四、物质波的实验验证
由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委 员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄 妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证 这一新的观念？
惠更斯
麦克斯韦
波
波动说
电磁说
动 性
1690 1672
牛顿 微粒说
光的性质 波动性
粒子性
1864 1905
T/年
爱因斯坦 光子说
粒 子 性
实验事实
描述的物理量
光的干涉 光的衍射
ν、λ
光电效应
康普顿效应
h
p
h
托马斯·杨 菲涅耳 双缝干涉 衍射实验
赫兹 电磁波实验
实验
惠更斯
麦克斯韦
波
波动说
电磁说
动
h6.6 31 0 34m1.91 0 3m 6
p 5 07
由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难 表现出其波动性。
例2、(1)电子动能Ek=100 eV；(2)子弹动量 p=6.63×106 kg.m.s-1, 求德布罗意波长。
解： (1)因电子动能较小，速度较小，可用非相对论公
式求解。
I 实验结果：
U
电流出现了周期性变化 Ni单晶 a d
a=0.215nm d=0.0908nm
实验装置：B
加 速
K
发射电 子阴级
电 极
U
M Ni单晶
I 实验解释：
G
电
显然将电子 看成微粒无
流 法解释。
计
将电子看成波，其波长为德布罗意波长：
h 1.23
实验表 明电流
2em0U U
最大值
既然是波，电流出现最大值时正好满足布正喇好格满
公式：2d sin k k 1 23. 足
即：
2d sin k
h
2em0U
1、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。
阴极 栅极 多晶
K
G
薄膜
Cs
U
1927年 G.P.汤姆逊（J.J. 汤姆逊之子） 也独立完成了
高压
屏P
电子衍射实验。与 C.J.戴维
大量电子一次性的行为
电 子 显 微 镜
电子显微镜下的灰尘
五、小结
波粒二象性对我的 思维冲击：
德布罗意假说对我 的启发：
回顾与评价
我对光的认识经历 了几个过程：
我对科学研究方法 的新体会：
例1、试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波 的波长。
解：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑时 速度v≈7m/s ，则
如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？
0.1nm
X 射线照在晶体上可以产 生衍射，电子打在晶体上也能 观察电子衍射。
1、电子衍射实验1 1927年 C.J.戴维森与 G.P.
革末作电子衍射实验，验证电 子具有波动性。
电子枪
U K
D
电子束
探测器
B
G
戴维逊和革末的实验是
用电子束垂直投射到镍单 晶，电子束被散射。其强 度分布可用德布罗意关系 镍单晶 和衍射理论给以解释，从 而验证了物质波的存在。
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
2、电子双缝实验 1961年琼森（Claus Jönsson）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.
性
1690 1672
牛顿 微粒说
1801 1814
1864 1881890519116922
T/年
赫兹 发现光电效应
爱因斯坦 光子说
粒 康普顿效应 子
性
牛顿微粒说 占主导地位
波动说 渐成真理
密立根 光电效应实验
光既具有粒子性，又具有波动性。
惠更斯 波动说
1690 1672
牛顿 微粒说
波 麦克斯韦
爱因斯坦
1690 1672
牛顿 微粒说
波 麦克斯韦 动 电磁说 性
爱因斯坦 光的波粒
二象性
1864
1909
T/年
1905
1924
粒 子 性
爱因斯坦 德布罗意 光子说 粒子的波
粒二象性
实物粒子既具有粒子性，也具有波动性。
法国物理学家，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。
Ek
1 2
mυ2
p2 2m
,
5.93106
p mυ 2mEk 5.41024 h h =1.23Å h= 6.63×10-34
mυ p
(2)子弹: h = 1.0×10-40m
p
可见，只有微观粒子的波动性较显著；而宏观
粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。
谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
爱因斯坦觉察到德布罗意物质 波思想的重大意义，誉之为“揭开 一幅大幕的一角”。
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
二者通过 E
h来联系
P
h
德布罗意 波（物质 波）的波 长
h h P mv
波动性
h
在 v c 时
动 电磁说 性
光的波粒 二象性
1864
1909
T/年
1905
粒 子 性
爱因斯坦 光子说
二、光的波粒二象性
粒子性
（具有能量）
p （具有动量）
h
波动性
（具有频率）
（具有波长）
mc2 h
p mc h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
三、粒子的波粒二象性
光既具有粒子性，又具有波动性。
惠更斯 波动说
第十七章 波粒二象性
第3节 粒子的波动性
一、光的本性
有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格 教授：光是波还是粒子？
布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一 个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理 学家休息。”
如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？ 那么光的本性到底是什么？
光学发展史
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，用类比方法分析问题。
1924年，他考虑到普朗克量子 爱因斯坦光子理论的成功在博士论 文《关于量子理论的研究》中大胆 地把光的波粒二象性推广实物粒子， 如电子，质子等。于是他提出实物 粒子也具有波动性。这种与实物粒 子相联系的波称为德布罗意波.
m0c2
h
h h
P m0v
注意：对实物粒子，v是指粒子的速度（群速） 故不存在v=的关系。
电子的德布罗意波长
加速电势差为 U，则
1 2
m0 v
2
eU ,
v
2eU m0
v 2Ek m0
h h h 1 1.226 nm
m0v 2eUm0 2em0 U
U
可获得电子在不同电压下的波长