高中物理波粒二象性
高中物理 3-5第十七章 波粒二象性 粒子的波动性
解：估计一个中学生的质量 m ≈ 50 kg ，百米跑时速
度 v ≈ 7 m/s ，则
h 6.63 1034 m 1.9 1036 m
p
50 7
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。
距高考100天
1. 电子动能 εk = 100 eV；子弹动量 p = 6.63×106 kg·m·s-1, 求德布罗意波长。
p mv
距高考100天
距高考100天
波惠 动更
托马
牛 双斯缝·杨干
说 斯 顿涉实验
微
菲涅说 韦 麦 耳衍 电 克
射实
验 磁斯
赫兹电
磁波实 验
性波 动
1690 粒 1801 1814 1672 说
18641888190519161922
T /年
占 微牛 主 粒顿 导 说地
位
赫兹 说 坦 爱
发现
光电 效应
光因
密立 根光
子 斯 电效
1. 德布罗意的物质波 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h 长。
h
p
2. 物质波的实验验证 电子衍射实验
电子双缝实验
距高考100天
1. 求静止电子经 15000 V 电压加速后的德波波长。
解：静止电子经电压 U 加速后的动能
1 m v2 eU 2
p mv p 2meU
h
h
p 2m eU
6.63 1034
m
2 9.1 1031 1.6 1019 15000
1 1011 m
距高考100天
2. 质量 m = 50 kg 的人，以 v = 15 m/s 的速度运动，试 求人的德布罗意波波长。
高中物理课件-3-5波粒二象性
U=0时，I≠0，因为电子有初速度 加反向电压，如右图所示：
光电子所受电场力方向与 光电子速度方向相反，光电子 作减速运动。若:
1 2
mevc2
eUc
则I=0，式中UC为遏止电压
速率最大的是 vc
(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC
1 2
E mc2 E h
m h
c2
P mc h • c h h
c2
c
E h
p h
动量能量是描述粒子的, 频率和波长则是用来描述波的
五.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
h=6.62610-34J·s ——普朗克常量
意义： Planck 抛 弃 了 经 典 物 理
中的能量可连续变化、物体 辐射或吸收的能量可以为任 意值的旧观点，提出了能量 子、物体辐射或吸收能量只 能一份一份地按不连续的方 式进行的新观点。为量子力 学的诞生奠定了基础。
Max.Planck 1858－1947
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0 ——金属的逸出功
光子说对光电效应的解释
①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入
射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当
hν>W0时，才有光电子逸出， c
W0 h
就是光电
效应的截止频率。
②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累
能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。
高中物理光的粒子性波粒二象性
四、物质波：（德布罗意波） 1、机械波、电磁波、物质波是三种性质的波。
2、物质波：任何具有质量和速度的实物粒子也有波粒二 象性。
λ=
h P
=
h mv
五、牛顿力学的局限性：
牛顿三个定律只适用于宏观低速物体，对微观粒子和宏 观高速物体不适用。
（4）当…………………：光电流的强度与入射光的强度 成正比。
3、证明了：光有粒子性。
二、光子说：
1、爱因斯坦提出的。 2、内容：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的， 每一份叫一个光子。
一个光子的能量：E=hγ 3、价值：光子说能完满地解释光电效应。
4、爱因斯坦的光电方程：
（1）逸出功：（w）金属表面的电子逸出时要克服原子 核的引力而做的功。 （2）最大初动能：EK =hγ-w 5、光电管：
把光信号转化成电信号的元件。
例1：已知:如图,当开关S断开时,用光子能量为2.5eV的一 束光照射阴极P,发现电流表读数不为零。合上开关，调节 滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6V时，电流表读数 仍不为零；当电压表读数大于或等于0.6V时，电流表读数 为零。由此可知阴极材料的逸出功为：（ ）
（A）1.9eV （B）0.6eV
（C）2.5eV
（D）3.1eV
例2、真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾
（其极限波长分别为λ1 和λ2 ）制成，极板面积为S，间距 为d。现用波长为λ（ λ1 <λ<λ2 ）的单色光持续照射两极 板内表面，则电容器的最终带电量Q正比于:( )
( ) （A）
s λ2-λ d λ·λ2
【人教版高中物理选修3-5】第17章波粒二象性课件
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
3.能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看
作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但
是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状
态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可
第17章 波粒二象性
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观 念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复 归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚 定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。
1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
他的墓碑上只刻着他的姓名和
h 6.6261034 焦 秒
人教版高中物理选修3-5
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
普朗克的能量子假说和黑体辐射公式
1.黑体辐射公式 1900.10.19 普朗克在德国 物理学会会议上提出一个 黑体辐射公式
M
(T )
2πh c2
3
eh / kT
1
h 6.551034 Js
M.Planck 德国人 1858－1947
人教版高中物理选修3-5
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
人教版高中物理选修3-5
一、 热辐射及其特点
1. 热辐射
第17章 波粒二象性
由于分子热运动导致物体辐射电磁波 温度不同时 辐射的波长分布不同
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
这种与温度有关的辐射 称为热辐射 热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程
2023年人教版高中物理复习第十二章第1讲波粒二象性
第十二章波粒二象性原子结构原子核第1讲波粒二象性【课程标准】1.通过实验，了解光电效应现象。
能根据实验结论说明光的波粒二象性。
知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。
2．知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化现象。
体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。
【素养目标】物理观念：实物粒子具有波动性，光的波粒二象性；建立物质观。
科学思维：利用科学推理得出实物粒子也具有波粒二象性。
科学探究：通过实验探究光电效应现象的规律。
一、光电效应及其规律1．光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。
2．光电效应规律：(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于这个极限频率才能产生光电效应。
(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。
3．爱因斯坦光电效应方程：(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫作一个光子。
光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34J·s。
(2)光电效应方程：E k＝hν－W0。
其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功。
(3)发光功率与单个光子能量的关系：发光功率P＝n·ε，其中n为单位时间发出的光子数目，ε为单个光子的能量。
命题·科技情境智能手机的感光功能是通过光线传感器这一元件实现的。
光线传感器其实是根据光电效应的原理起作用的。
在光线照射下，电子能够从物质的内部向外发射而产生电力作用，以实现手机的感光调节。
如果仅降低光线的强度到一定程度，会不会可能没有电子从物质内部发射出来，从而无法实现感光调节？提示：不会；电子能否从物质内部飞出，取决于入射光的频率，与入射光的强度无关。
二、光的波粒二象性 1．光的波粒二象性：(1)光既具有波动性又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
高中物理选修3-5波粒二象性知识点总结
⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点总结 波粒⼆象性是⾼考常考的内容，也是⾼中物理选修3-5课本中的重要知识点，下⾯是店铺给⼤家带来的⾼中物理波粒⼆象性知识点，希望对你有帮助。
⾼中物理选修3-5波粒⼆象性知识点 ⼀、能量量⼦化 1、量⼦理论的建⽴：1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最⼩能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量⼦ ε= hν h为普朗克常数(6.63×10-34J.S) 2、⿊体：如果某种物体能够完全吸收⼊射的各种波⻓电磁波⽽不发⽣反射，这种物体就是绝对⿊体，简称⿊体。
3、⿊体辐射：⿊体辐射的规律为：温度越⾼各种波⻓的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极⼤值向波⻓较短的⽅向移动。
(普朗克的能量⼦理论很好的解释了这⼀现象) ⼆、科学的转折光的粒⼦性 1、光电效应(表明光⼦具有能量) (1)光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。
在光(包括不可⻅光)的照射下从物体发射出电⼦的现象叫做光电效应，发射出来的电⼦叫光电⼦。
(实验图在课本) (2)光电效应的研究结果： 新教材：①存在饱和电流，这表明⼊射光越强，单位时间内发射的光电⼦数越多;②存在遏⽌电压：;③截⽌频率：光电⼦的能量与⼊射光的频率有关，⽽与⼊射光的强弱⽆关，当⼊射光的频率低于截⽌频率时不能发⽣光电效应;④效应具有瞬时性：光电⼦的发射⼏乎是瞬时的，⼀般不超过10-9s。
⽼教材：①任何⼀种⾦属，都有⼀个极限频率，⼊射光的频率必须⼤于这个极限频率，才能产⽣光电效应;低于这个频率的光不能产⽣光电效应;②光电⼦的最⼤初动能与⼊射光的强度⽆关，只随着⼊射光频率的增⼤⽽增⼤;③⼊射光照到⾦属上时，光电⼦的发射⼏乎是瞬时的，⼀般不超过10-9s;④当⼊射光的频率⼤于极限频率时，光电流的强度与⼊射光的强度成正⽐。
(3)光电管的玻璃泡的内半壁涂有碱⾦属作为阴极K(与电源负极相连)，是因为碱⾦属有较⼩的逸出功。
高中物理-波粒二象性
高中物理-波粒二象性一、黑体辐射规律1、黑体：只吸收外来电磁波而不反射的理想物体2、黑体辐射的特点黑体的辐射强度按波长分布只与温度有关，与物体的材料和表面形状无关（一般物体的辐射强度按波长分布除与温度有关外，还与物体的材料、表面形状有关）；3、黑体辐射规律：① 随着温度的升高，任意波长的辐射强度都加强② 随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长减小的方向进行；4、普朗克的量子说：透过黑体辐射规律，普朗克认为：电磁皮的辐射和吸收，是不连续的，而是一份一份地进行的，每份叫一个能量子，能量为γεh =。
爱因斯坦受其启发，提出了光子说：光的传播和吸收也是一份一份地进行的，每一份叫一个光子，其能量为νεh =二、光电效应：说明了光具有粒子性，同时说明了光子具有能量1、光电效应现象紫外光照射锌板，锌板的电子获得足够的光子能量，挣脱金属正离子引力，脱离锌板成为光电子；锌板因失去电子而带上正电，于是与锌板相连的验电器也带上正电，金属箔张开。
2、实验原理电路图3、规律：① 存在饱和电流饱和电流：在光电管两端加正向电压时，单位时间到达阳极A 的光电子数增多，光电流越大；但当逸出的光电子全部到达阳极后，再增加正向电压，光电流就达到最大饱和值，称为饱和电流。
② 存在遏止电压在光电管两端加反向电压时，单位时间内到达阳极A 的光电子数减少，光电流减小；当反射电压达到某一值U C 时，光电流减小为零，U C 就叫“遏止电压”。
③ 存在截止频率a 、 截止频率的定义：任何一种金属都有一个极限频率ν0，入射光的频率低于 “极限频率”ν0时，无论入射光多强，都不能发生光电效应，这个极限频率称为 截止频率。
b 、“逸出功”定义：电子从金属表面脱离金属所需克服金属正离子的引力所做的最小功。
要发生光电效应，入射光的能量（h ν）要大于 “逸出功（W ）” 即： 00W hv =④ 光电效应的“瞬时性”——因光电效应发生的时间，即为一个光子与一个电子能量交换 的时间，所以不管光强度如何，发生光电效应的时间极短，不超过10-9s 。
高中物理：光的波粒二象性
高中物理：光的波粒二象性【知识点的认识】一、光的波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．2．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．【命题方向】题型一：光的波粒二象性的理解关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（）A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性分析：一切物质都具有波粒二象性，波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的；它们没有特定的运动轨道．解答：光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性．故D选项是错误，ABC正确；本题选择错误的，故选：D．点评：考查波粒二象性基本知识，掌握宏观与微观的区别及分析的思维不同．【解题方法点拨】1．对光的波粒二象性的理解光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：（1）个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．（2）频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．（3）光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性．2．德布罗意波假说是光的波粒二象性的一种推广，使之包含了物质粒子，即光子和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德布罗意波．。
理解高中物理中的波粒二象性
理解高中物理中的波粒二象性在高中物理学习中，我们经常会遇到一个概念，那就是波粒二象性。
它是指光和其他微观粒子既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。
这个概念的出现，对于我们理解光的行为和微观粒子的本质起到了重要的推动作用。
首先，让我们来看一下光的波动性。
在日常生活中，我们都知道光可以传播，并且具有波动的特性。
当光通过一个狭缝时，会产生衍射现象，这是光的波动性的典型表现。
衍射现象是指光通过一个狭缝后，会在狭缝周围产生干涉图样，这种图样是波动性的结果。
此外，光的折射、反射等现象也可以用波动模型来解释。
然而，当我们研究光的行为更加深入时，就会发现光也具有粒子性。
这一概念最早由爱因斯坦提出，他认为光是由一些被称为光子的微观粒子组成的。
光子具有能量和动量，可以与物质相互作用。
这一观点在解释光电效应时得到了很好的验证。
光电效应是指当光照射到金属表面时，会使金属发射出电子。
根据经典的波动理论，光的强度越大，金属发射的电子数量应该越多。
然而实验结果却与此相反，光的频率对光电效应的影响更为显著。
这一现象可以通过光子模型来解释，光的能量与频率相关，频率越高，光子的能量越大，从而更容易将金属中的电子激发出来。
除了光以外，其他微观粒子也具有波粒二象性。
最典型的例子就是电子。
电子既可以表现出粒子性，也可以表现出波动性。
在双缝干涉实验中，用电子束照射到两个狭缝上，会在屏幕上形成干涉条纹，这是电子的波动性的表现。
而当我们用探测器来探测电子通过其中一个狭缝时，电子的粒子性就会显现出来，探测器会在某个位置上探测到电子的存在。
这个实验结果表明，电子既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性，并且在不同的实验条件下，电子的行为会有所不同。
波粒二象性的存在给我们带来了很多的思考。
它挑战了我们对物质本质的认识，使我们不得不重新思考粒子和波动的界限。
在经典物理学中，我们将光和微观粒子看作是两个独立的概念，它们有着明确的界限。
然而，波粒二象性的出现打破了这种界限，使我们意识到光和微观粒子实际上是同一种实体的不同表现形式。
高中物理 43.4 光的波粒二象性 实物粒子的波粒二象性
运动 物质波的波长、频率关系物式质：波λ＝hp和 ν＝hε.
三、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
的实验，得到了电子的
，证实了
电子的波动性．
电子束衍射
衍射图样
对光的波粒二象性的理解
【 典 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
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＝hε和 λ＝hp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就很小，根本无法观察到它的波动性．
四、概率波
光波是一种概率波
光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子固有的性质，
＝hλ揭示了光的 波动 性和 粒子 性之间的密切关系．
二、粒子的波动性
物质波的分类
物理学把物质分为两类：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 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 波叫
的物体都有一种波与它相对应，这种 ，也称为德布罗意波．
3 光的波粒二象性 4 实物粒子的波粒二象性
1．了解康普顿效应； 2．了解光既具有波动性，又具有粒子性； 3．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性． 4．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系．
【人教版高中物理选修3-5】第17章波粒二象性复习课件
第17章 波粒二象性
一、对黑体及黑体辐射的理解
热辐射特点
吸收、反射特点
一 辐射电磁波的情况与温
般 度有关，与材料的种类
物 及表面状况有关
体
既吸收，又反射，其能 力与材料的种类及入射 光波长等因素有关
辐射电磁波的强度按波 黑
长的分布只与黑体的温 体
度有关
完全吸收各种入射电磁 波，不反射
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
一个假设：普朗克的能量量子化假设。 本章内容可分为三个单元：( 第一～二节)主要介绍了能 量量子化和光的粒子性；第二单元(第三节)介绍了粒子的波动 性；第三单元(第四～五节)介绍了概率波和不确定性关系。 本章的重点是：普朗克的能量量子化假设、光电效应、 光 电效应方程、德布罗意波。本章的难点是：光电效应的实验 规律和波粒二象性。
你想探究什么是能量量子化吗？
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
知识点1 黑体与黑体辐射
1.热辐射 (1)定义：我们周围的一切物体都在辐射 电磁波 ，这种 辐射与物体的 温度 有关，所以叫热辐射。 (2)特征：热辐射强度按波长的分布情况随物体的 温度 而有所不同。
人教版高中物理选修3-5
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 温度 有关，如图所示。
(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都 增加 ； (2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长 较短 的 方向移动。
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
知识点3 能量子
1.定义：普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小 能量值ε的 整数倍 ，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是 以这个最小能量值为单位 一份一份 地辐射或吸收的，这个 不可再分的最小能量值ε叫做能量子。
高中 光的波粒二象性
高中光的波粒二象性1. 引言高中物理中，光的波粒二象性是一个重要的概念。
在以前，人们普遍认为光是一种波动现象，但是随着科学的发展，人们发现光也具有粒子性质。
光的波粒二象性对于解释光的各种现象和应用都起着关键的作用。
本文将介绍光的波粒二象性的概念、证明以及实验。
2. 光的波动性光的波动性是指光具有一系列波动现象。
根据电磁理论，光是一种电磁波，其具有波长、频率等特征。
根据物理学原理，光具有衍射、干涉、反射等波动现象。
例如，当光通过一个狭缝时，会发生衍射现象，光在狭缝后面形成一系列交替明暗的条纹。
这些波动性的现象证明了光的波动性。
3. 光的粒子性除了具有波动性外，光也具有粒子性质。
根据量子力学理论，光是由一系列能量量子组成的，这些能量量子被称为光子。
光子具有能量、动量等特征。
根据光电效应的实验结果，光子的能量与频率成正比，而与波长无关。
这些实验证明了光的粒子性。
4. 波粒二象性的证明光的波粒二象性的最早的证明之一是通过干涉实验得出的。
Young的双缝干涉实验是光的波动性的一个重要证明。
实验中，光通过两个狭缝后形成干涉条纹，这表明光是一种波动现象。
另一方面，当用光电管进行实验时，发现光照射到光电管表面时会产生光电效应，光电子具有动能，这表明了光的粒子性。
这两个实验证明了光既具有波动性，也具有粒子性。
5. 应用和意义光的波粒二象性在各个领域中都有广泛的应用。
在光学中，波动性使得我们可以解释和设计棱镜、透镜等光学器件。
而粒子性则使得我们可以解释和利用光电效应、光谱学等现象和方法。
在现代物理学中，光的波粒二象性对于量子力学的建立和量子光学的发展都起到了至关重要的作用。
6. 总结通过本文的介绍，我们了解到高中光的波粒二象性的概念、证明和实验。
光的波动性和粒子性是相互结合的，不能片面地只看到其中一种性质。
光的波粒二象性在物理学的发展中起到了重要的推动作用，并在各个领域中有广泛的应用。
光的波粒二象性的研究不仅增进了我们对光的认识，也为光学领域的科学研究和技术应用提供了基础。
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。
高中物理波粒二象性问题解答技巧分享
高中物理波粒二象性问题解答技巧分享在高中物理学习中，波粒二象性问题是一个相对复杂的概念，也是学生们常常遇到的难题之一。
本文将分享一些解答这类问题的技巧，帮助学生更好地理解和应用波粒二象性概念。
一、波粒二象性的基本概念首先，我们来回顾一下波粒二象性的基本概念。
根据量子力学的研究结果，微观粒子既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性。
这意味着，微观粒子既可以像波一样传播和干涉，也可以像粒子一样具有位置和动量。
二、波粒二象性问题的解答技巧1. 确定问题类型在解答波粒二象性问题之前，首先需要确定问题的类型。
常见的波粒二象性问题包括光的干涉和衍射、电子的双缝实验等。
通过确定问题类型，可以有针对性地运用相应的知识和公式进行解答。
举例来说，如果遇到关于光的干涉问题，可以运用双缝干涉公式：d*sinθ = mλ，其中d为双缝间距，θ为干涉条纹的角度，m为整数，λ为光的波长。
通过这个公式，可以计算出干涉条纹的位置和角度。
2. 运用波粒二象性原理在解答波粒二象性问题时，需要运用波粒二象性原理。
根据这一原理，我们可以根据问题的具体情况，选择合适的描述粒子性或波动性的模型。
例如，在解答电子的双缝实验问题时，可以选择使用波动性模型，将电子视为波动性粒子。
这样，可以运用波动性的公式，如双缝干涉公式，来解答问题。
3. 注意波粒二象性的相互转化波粒二象性的一个重要特点是，波动性和粒子性可以相互转化。
在解答问题时，需要注意这种相互转化的情况，并运用相应的转化公式。
例如，在解答关于光的粒子性问题时，可以运用光子能量公式：E = hf，其中E为光子能量，h为普朗克常数，f为光的频率。
通过这个公式，可以计算出光子的能量。
4. 运用实验数据和图像分析在解答波粒二象性问题时，可以运用实验数据和图像进行分析。
通过观察实验数据和图像，可以得出一些规律和结论，并进一步解答问题。
例如，在解答光的干涉问题时，可以通过观察干涉条纹的图像，分析干涉条纹的间距和亮度分布规律，从而得出关于光的波长和干涉条纹位置的结论。
56. 如何理解高中物理中的波粒二象性？
56. 如何理解高中物理中的波粒二象性？关键信息项：1、波粒二象性的定义及内涵2、波粒二象性在高中物理中的重要实验及现象3、相关物理概念和原理4、波粒二象性对现代物理学的影响5、高中阶段理解和掌握波粒二象性的学习方法和重点6、常见的学习误区和易错点1、波粒二象性的定义及内涵11 波粒二象性是指微观粒子有时表现出粒子的特性，有时又表现出波动的特性。
这一概念打破了传统物理学中对粒子和波的严格区分。
111 粒子性表现为微观粒子具有确定的质量、电荷和动量等，在与其他物质相互作用时，会产生类似于粒子碰撞的现象。
112 波动性则体现在微观粒子具有干涉、衍射等波动特征，能够以波的形式传播和相互作用。
2、波粒二象性在高中物理中的重要实验及现象21 光电效应实验是证明粒子性的重要实验之一。
当光照射到金属表面时，会有电子逸出，其能量与光的频率有关，而与光的强度无关。
211 电子的逸出表现出光的粒子性，即光是由一份一份的光子组成，每个光子具有特定的能量。
22 双缝干涉实验则是体现波动性的经典实验。
当电子或光子通过双缝时，会在屏幕上形成干涉条纹。
221 干涉条纹的出现表明微观粒子具有波动性，能够以波的形式叠加和相互干涉。
3、相关物理概念和原理31 德布罗意波长公式λ ＝ h ／ p，其中λ为粒子的德布罗意波长，h 为普朗克常量，p 为粒子的动量。
311 该公式揭示了粒子的波动性和粒子性之间的定量关系。
32 不确定性原理指出，无法同时精确测量微观粒子的位置和动量。
321 这一原理反映了微观世界的本质特征，也是波粒二象性的一个重要体现。
4、波粒二象性对现代物理学的影响41 推动了量子力学的发展，为理解微观世界的行为提供了基础。
411 量子力学的建立改变了人们对物质和能量的认识，对现代科技如半导体、激光等领域产生了深远的影响。
42 促使物理学研究从宏观世界深入到微观世界，开拓了新的研究领域和应用方向。
5、高中阶段理解和掌握波粒二象性的学习方法和重点51 注重实验现象的观察和分析，通过实验理解波粒二象性的概念。
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金属外部
金属内部
自由 电子
吸收 能量
理解最小值的含义： 金属表面电子吸收能量
刚好直接逸出，做功最少。 逸出电子的初动能为零。
经典理论解释光电效应遇到的困难
实验事实1
饱和光电流随入射光的增强而增大。或者说入射光 越强，单位时间逸出的光电子数越多。
经典物理学对实验结果的解释
普朗克的努力
很快，德国物理学家普朗克将代表短波方向的维恩
公式和代表长波方向的实验结果结合在一起，运用内插
方法得到*普朗克辐射定律：
M
2 h
c2
3
h
ekT 1
当ν→0，即在长波范围变为瑞利—金斯公式。
当ν→∞，即在短波范围与维恩定律一致。
鲁本斯得知这一公式后，立即把自己的实验结果和
物理学发展到19世纪末期，可以 说是达到相当完美、相当成熟的程度 。以经典力学、经典电磁场理论和经 典统计力学为三大支柱的经典物理大 厦已经建成，而且基础牢固，宏伟壮 观！一切物理现象似乎都能够从相应 的理论中得到满意的回答。
在这种形势下，物理学家会感到 陶醉，会感到物理学已大功告成，因 而断言往后难有作为了。这种思想当 时在物理界不但普遍存在，而且由来 已久。
科学的历史不仅仅是一连 串事实、规则和随之而来的数 学描述，它也是一部概念的历 史。当我们进入一个新的领域 时，常常需要新的概念。
——普朗克
第十七章 波粒二象性
DESIGNER:范 鸿 飞 TEL:010-68902931-1 EMAIL:fanhongfei2002@
物理学大厦业已建成？
经典理论解释
经典波动理论认为，不管光的频率如何，只要 入射光足够强，电子的能量积累时间足够长，就可 以获得足够的能量逸出表面，不应该存在截止频率。
经典理论解释
经典波动理论认为，光的强弱与光的振动频率 无关而由振幅决定。入射光越强，电子逸出后的初 动能应该越大，所以遏止电压应该与光强有关，与 频率无关。
经典理论的认识与实验事实相左！
经典理论解释光电效应遇到的困难
实验事实3
入射光的频率低于金属的截止频率时，无论入射光 多强，都不能发生光电效应。
经典理论解释
光照射金属表面，电子吸收能量。当电子吸收 的能量与原有的热运动能量之和超过逸出功，电子 就从表面逸出，这就是光电子。入射光越强，电子 吸收的能量越多，能够逸出的电子数越多，光电流 也就越大。
经典理论解释光电效应遇到的困难
实验事实2
光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大， 与入射光强度无关。
普朗克于1918年获诺贝尔奖。
2.科学的转折：光的粒子性
光是什么
历史的轨迹
微粒说
光Leabharlann 牛顿的粒子
说
对光的粒子说 宣判死刑
光的波动说 日臻完善
17世纪末
19世纪初
19世纪60、80年代
光
的
波
动
说
波动说 光的干涉 光的衍射
光是电磁波
惠更斯 托马斯˙杨 菲涅耳
麦克斯韦 赫兹
动摇经典理论的新发现
发现光电效应
黑体与黑体辐射
实验结果
e0(,T )
当黑体温度逐渐升高时： ①各种波长的辐射强度都有所增加； ②辐射强度的最大值向短波方向移动。
0
12
34
5 6 λ (μm)
经典物理学对实验结果的解释
经典理论对黑体辐射的描述
黑体辐射是大量带电粒子的无规则热运动引起的。 物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以 各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动 都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁 波，形成连续的电磁波谱。
白色物体：反射各种颜色的光。 红色物体：反射红颜色光，而吸收了其它颜色的光。 黑色物体：物体对各种颜色吸收能力都很强，而反 射能力很弱。
黑体与黑体辐射
黑体（物理模型）
能够完全吸收外界入射的各种波长的电磁波而不发 生反射（只有由内部热运动产生的热辐射）的物体称为 绝对黑体，简称黑体。
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温 度有关，而与物体的材料、表面情况无关。
在光的波动说对光电效应不能做出令人 满意的解释的时候，1905年爱因斯坦在德国 权威杂志《物理学年鉴》上发表了一篇题为 《论光的产生和转化的一个启发性观点》的 论文，提出了著名的光量子假说。
爱因斯坦 1879－1955
逸出功
金属的逸出功
金属中原子外层的价电子 （自由电子）会脱离原子而做 无规则的热运动。但温度不高 时，电子并不能大量逸出金属 表面，这表明金属表层内存在 一种力，阻碍电子的逃逸。电 子从金属中挣脱出来，必须克 服这种阻碍做功。
实验3
入射光的频率低于金属的截止频率时，无论入射光 多强，都不能发生光电效应。
实验4
精确测量表明：超过截止频率的入射光照射金属时 不论光强多大，几乎立刻发生光电效应。这一时间间隔 不超过10－9s ，即光电效应几乎是瞬时的。
科学的转折
爱因斯坦敏锐的洞察力
普朗克在提出能量子假说后犹豫徘徊， 大多数物理学家对他的能量子假说不以为然 的时候，爱因斯坦却最早明确地认识到量子 概念的重要性。
电磁波辐射强度。
空腔
黑体辐射研究的现实动力
19世纪后半叶，欧洲的冶金工业迅速发展，技术人
员渴望了解热辐射的规律。如果知道了辐射的规律：
辐射的波长分布与辐射体的温度关系
就可以通过观测钢水的辐射的电磁波的波长分布推
知钢水的温度。这种需求推动了黑体辐射的研究。
黑体与黑体辐射
实验室中的黑体
热电偶
加热器 观测口
对光电效应的实验研究
实验2
进一步实验表明，增大入射光强度遏止电压不会改
变；但改变入射光频率时，遏止电压也随之改变。精确 的测定结果显示：
光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增大，
与入射光强度无关。
I 黄光（强）
蓝光 黄光（弱）
Uc1 Uc2 O
U
光电流与电压的关系
对光电效应的实验研究
实验3
对光电效应的实验研究
实验1
什么因素影响饱和光电流的大小呢？ 进一步实验表明，饱和光电流随入射光的增强而增大。 也可以说： 入射光越强，单位时间逸出的光电子数越多。
A 弱光照射
A 强光照射
对光电效应的实验研究
实验2
将电源正负极互换，逐渐增大反向电压。
遏止电压Uc
反向电压
使光电流减小为零时的反向电压称为遏止电压Uc。 思考：你能否谈谈为何会存在遏止电压？
将入射光通过
红色滤色片后照射 光电管，光电效应 消失。
滤色片
正 反电流 电压
实验发现，将入射光频率减小到某个值νc时，即使 不加反向电压，无论入射光多强，也没有光电流，不再
有光电子逸出。能发生光电效应的入射光最小频率νc称 为截止频率（或极限频率）。
改变阴极金属材料，不同金属有不同的截止频率。
对光电效应的实验研究
800K 1000K 1200K 1400K
注：“K”是开氏温标（T）的单位。与摄氏温标（t）的换算方法是：T=t+273
黑体与黑体辐射
物体对电磁波的反射和吸收
除了热辐射之外，物体表面在不停地吸收和反射外 界射来的电磁波。材料、表面情况不同的物体对不同波 长电磁波的吸收和反射能力不同，就使我们观察到物体 不同的颜色。例如在自然光入射条件下：
物理学家希望运用统计物理学和经典电磁学理论推 导出一定温度的物体热辐射强度与波长的分布关系公式。
经典物理学对实验结果的解释
紫外灾难
1896年，德国物理学家维恩通过半理论半经验的方 法，得到一个辐射能量分布公式。这个公式只在短波区、 温度较低时和实验结果符合，而在长波区不符。
1900年6月，瑞利推导出了另一个辐射能量分布公 式，其中的一个错误因子后来被金斯修正，称为瑞利-金 斯辐射定律。但是，这一公式却只有在长波区和实验结 果符合，而在短波区不符。特别是当波长接近紫外时， 能量为无限大！这显然是荒谬的。这一结果后来被称为 “紫外灾难”。瑞利和金斯是物理学界公认的治学严谨 的人，理论值与实验值在短波区的北辙南辕，揭示了经 典物理学面临的严重困难。
就在人们认为光的波动学说几近完美之时，一个新 的物理现象——光电效应的发现使物理学家陷入新的困 惑之中。
1887年，赫兹在研究电磁波的实验中发现，接收电 路的间隙如果受到光照，更容易产生电火花。这是最早 发现的光电效应。
光电效应
光电效应现象
照射到金属表面的光，使金属中的电子从表面逸出 的现象称为光电效应。逸出的电子称为光电子。
个不可再分的最小能量值ε叫做能量子：
h
h：普朗克常量：6.63×10－34J·s；ν：电磁波频率。
普朗克的矛盾
普朗克 1858－1947
普朗克的能量子假说，对能量连续的观点形成
了严重冲击，人们不接受他的能量子假说。就连普 朗克本人也踌躇不前。对此，他的心情非常矛盾， 一方面直觉告诉他这个发现不同寻常，另一方面他 又总想回到经典理论的立场上去。他说：“在将作 用量子h引入理论时，应当尽可能保守从事；这就是 说，除非业已表明绝对必要，否则不要改变现有理 论。”但一次一次的失败使他最终放弃了自己的倒 退立场。为此他百感交集：“为了使作用量子能以 某种方式容入经典理论中，我花了几年的时间（一 直到1915年），它们耗费了我大量的精力。…现在 我懂得了一件事实，基本作用量子在物理学中所起 的作用远比我最初设想的要深刻得多。”
经典物理学大厦 日臻完美
天边的两朵乌云……
19世纪的最后一天，欧洲著 名的科学家欢聚一堂。会上，英 国著名物理学家W·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……”