粒子的波动性课件
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高中物理人教版选修3-5(课件)第十七章 波粒二象性 3 粒子的波动性
动性之间的密切关系．
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[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．( √ )
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[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．
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[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．
【答案】 ACE
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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.
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粒子的波动性及物质波的实验验证
[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___．
出粒子的性质
续”“一份一份”的
(2)少量或个别光子容易显示出光 (2)光子不同于宏观观念
的粒子性
的粒子
(3)波长短的光，粒子性显著
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[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．( √ )
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[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．
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[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．
【答案】 ACE
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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.
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粒子的波动性及物质波的实验验证
[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___．
出粒子的性质
续”“一份一份”的
(2)少量或个别光子容易显示出光 (2)光子不同于宏观观念
的粒子性
的粒子
(3)波长短的光，粒子性显著
高中物理 第17章 第3节 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5
惠更斯 麦克斯韦 爱因斯坦
公认
光的直线 实验依据 传播、光
的反射
光的干涉、 衍射
能在真空中
传播，是横
光电效应 康普顿效
光既有波动现 象，又有粒子
波，光速等 于电磁波速
应
特征
内容要点
光是一群 光是一种机 弹性粒子 械波
光是一种电 磁波
光是பைடு நூலகம்有电磁
光是由一 份一份光
本性的物质，
子组成的 既有波动性又
有粒子性
年代 17世纪 17世纪 19世纪中 20世纪初 20世纪初
二、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
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。
(海岳中学2014～2015学年高二下学期期中)人类对光的本 性认识的过程中先后进行了一系列实验，如图所示的四个示意 图所表示的实验说明光具有波动性的是________，说明光具有 粒子性的是________。
答案：ABD，C 解析：C为光电效应实验，证明了光的粒子性；其余的三 个实验均证明了光的波动性。
2．光子的能量和动量
(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 是描述物质的_波__动__性的典型物理量。因此 ε＝__h_ν__ h
和 p＝___λ__揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。
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
17.3 粒子的波动性课件1 新人教版选修3-5课件
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．选项D正确． 答案 D
分类例析
对物质波的理解与计算
【典例2】 一颗质量为5 kg的炮弹． (1)以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波长为多大？ (2)若要使它的德布罗意波长与波长是 400 nm的紫光波长相 等，则它必须以多大的速度运动？
分类例析
【变式2】 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
分类例析
解析 根据德布罗意物质波理论可知，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，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. 答案 BD
(2)3.3×10－28 m/s
分类例析
借题发挥 明确德布罗意波的含义，正确应用公式 实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布 h h E 罗意波．物质波波长 λ＝p＝mv＝ ，公式中 λ 为德布罗 pν 意波波长，h 为普朗克常量，p 为粒子动量．对物理原理 公式的理解关键在于对各物理量意义的理解．
分类例析
对物质波的理解与计算
【典例2】 一颗质量为5 kg的炮弹． (1)以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波长为多大？ (2)若要使它的德布罗意波长与波长是 400 nm的紫光波长相 等，则它必须以多大的速度运动？
分类例析
【变式2】 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
分类例析
解析 根据德布罗意物质波理论可知，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，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. 答案 BD
(2)3.3×10－28 m/s
分类例析
借题发挥 明确德布罗意波的含义，正确应用公式 实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布 h h E 罗意波．物质波波长 λ＝p＝mv＝ ，公式中 λ 为德布罗 pν 意波波长，h 为普朗克常量，p 为粒子动量．对物理原理 公式的理解关键在于对各物理量意义的理解．
人教版高中物理选修3-5课件 17 粒子的波动性课件
①光的干涉、衍射现象说明了光的波动性，光的偏振 现象说明光是横波． 偏振现象是横波特有的现象． ②应用:照相机镜头、立体电影、消除车灯炫光等.
说明：除从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外， 我们通常看到的绝大部分光都是不同程度的偏振光.
4.偏振光的产生方 式
人民教育出版社 高二 |选修3-5
如图所示，偏振片P称为起偏器，自然光通过P后成为 偏振光，偏振片Q称为检偏器，沿垂直于光的传播方 向旋转Q，光屏上光的强度发生周期性变化，透振方
A.人从右侧向左看，可以看到 彩色条纹
B.人从左侧向右看，可以看到 彩色条纹
C.彩色条纹水平排列 D.彩色条纹竖直排列
劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如 下图(甲)所示．将一块平板玻璃放置 在另一平板玻璃之上，在一端夹入两 张纸片，从而在两玻璃表面之间形成 一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后 ，从上往下看到的干涉条纹如下图(乙 )所示，干涉条纹有如下特点：
②自然光射到两种介质的交界面上,如果光入射的方
向合适,使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时,
反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直.
人民教育出版社 高二 |选修3-5
例.(全国理综卷Ⅱ)如图所示，P是一偏振片，P的透振
方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向.下列四种
入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透
是D
A.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是水平的 B.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是竖直的 C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向是 斜向左上45° D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
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例.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光 束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同 样宽度的窄缝的规律相同.下列说法正 确的是( BD) A.这是利用光的干涉现象 B.这是利用光的衍射现象 C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了 D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了
说明：除从光源（如太阳、电灯等）直接发出的光以外， 我们通常看到的绝大部分光都是不同程度的偏振光.
4.偏振光的产生方 式
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如图所示，偏振片P称为起偏器，自然光通过P后成为 偏振光，偏振片Q称为检偏器，沿垂直于光的传播方 向旋转Q，光屏上光的强度发生周期性变化，透振方
A.人从右侧向左看，可以看到 彩色条纹
B.人从左侧向右看，可以看到 彩色条纹
C.彩色条纹水平排列 D.彩色条纹竖直排列
劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如 下图(甲)所示．将一块平板玻璃放置 在另一平板玻璃之上，在一端夹入两 张纸片，从而在两玻璃表面之间形成 一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后 ，从上往下看到的干涉条纹如下图(乙 )所示，干涉条纹有如下特点：
②自然光射到两种介质的交界面上,如果光入射的方
向合适,使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时,
反射光和折射光都是偏振光,且偏振方向相互垂直.
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例.(全国理综卷Ⅱ)如图所示，P是一偏振片，P的透振
方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向.下列四种
入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透
是D
A.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是水平的 B.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是竖直的 C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向是 斜向左上45° D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°
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例.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光 束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同 样宽度的窄缝的规律相同.下列说法正 确的是( BD) A.这是利用光的干涉现象 B.这是利用光的衍射现象 C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了 D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了
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。
粒子的波动性课件
典例精析
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
【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，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， 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，故选项 C 正确，A、 B、D 错误．
3 新课堂·互动探究 知识点一 光的波粒二象性
重点聚焦 光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．
(1)光子的能量 ε＝hν 和动量 p＝hλ都是描述光的性质的基本关系 式．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．两式左侧的 ε 和 p 描述光的 粒子性，右侧的物理量 ν 和 λ 描述光的波动性，它们通过普朗克常量 h 联系在一起．
(2)光的干涉、衍射与偏振实验证明光具有波动性；光电效应和康 普顿效应证明光具有粒子性．
(3)说明 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． ④足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质． ⑤频率低、波长长的光，波动性特征显著．
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。
17.3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5课件
粒子 性的重要物理量; 3.意义：能量ε 和动量p是描述物质的_____ 波动 性的典型物理量.因此 波长λ 和频率ν 是描述物质的_____
h hν 和p=____ ε =____ 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系.
【想一想】曾有一位记者向物理学家诺贝尔奖获得者布拉格请
教：光是波还是粒子?你是如何理解的？你想知道布拉格是如 何回答的吗？同学们可以上网查找相关资料．
【特别提醒】(1)光既表现出波动性又表现出粒子性，要从微
观的角度建立光的行为图案，认识光的波粒二象性．
(2)要明确光的波动性和粒子性在不同现象中的分析方法．
【典例1】(2012·深圳高二检测)下列说法正确的是(
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.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
【规范解答】选A、D.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.
【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：
h 波长：λ =___ p
频率：ν =____. h
2.物质波的实验验证 干涉 、衍射是波特有的现象，如果实物粒子 (1)实验探究思路：_____ 具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象. 电子束 (2)实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了_______ 电子 的衍射图样,证实了_____ 电子 的波动性. 衍射的实验,得到了_____
高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波动性课件5高中选修35物理课件
答案：AB
第三十一页，共四十二页。
4．(多选)频率为 ν 的光子，德布罗意波长为 λ＝hp，能量为 E，则
光的速度为( )
A.Ehλ
B．pE
C.Ep
h2 D.Ep
解析：根据 c＝λν，E＝hν，λ＝hp，即可解得光的速度为Ehλ或Ep. 答案：AC
第三十二页，共四十二页。
5．(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( )
第十页，共四十二页。
图解：
第十一页，共四十二页。
警示： 光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有粒子性，有时波动性 明显，有时粒子性明显，但是波动性和粒子性是不可分割的，是从不 同的角度所观察到的不同性质．
第十二页，共四十二页。
【例 1】 (多选)关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是( ) A．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 B．光电效应可用光的波动性解释 C．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动 D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性
第二十八页，共四十二页。
解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和 物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在 空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性．粒子性和波 动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．
答案：D
第二十九页，共四十二页。
速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为( )
n2h2 A.med2
md2h21
B.
n2e3
3
d2h2 C.2men2
n2h2 D.2med2
第二十四页，共四十二页。
第三十一页，共四十二页。
4．(多选)频率为 ν 的光子，德布罗意波长为 λ＝hp，能量为 E，则
光的速度为( )
A.Ehλ
B．pE
C.Ep
h2 D.Ep
解析：根据 c＝λν，E＝hν，λ＝hp，即可解得光的速度为Ehλ或Ep. 答案：AC
第三十二页，共四十二页。
5．(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( )
第十页，共四十二页。
图解：
第十一页，共四十二页。
警示： 光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有粒子性，有时波动性 明显，有时粒子性明显，但是波动性和粒子性是不可分割的，是从不 同的角度所观察到的不同性质．
第十二页，共四十二页。
【例 1】 (多选)关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是( ) A．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 B．光电效应可用光的波动性解释 C．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动 D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性
第二十八页，共四十二页。
解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和 物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在 空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性．粒子性和波 动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．
答案：D
第二十九页，共四十二页。
速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为( )
n2h2 A.med2
md2h21
B.
n2e3
3
d2h2 C.2men2
n2h2 D.2med2
第二十四页，共四十二页。
大学物理课件-第7章 波动(wave)66页PPT
2 0.1 2 3
0.3(m)
鞍山科技大学 姜丽娜
17
例2：已知一平面简谐波沿X轴负向传播,波速u=9m/s ，距原点
1m处的A点振动方程为
yA0.02 co3s t(1 4)yO 1m A
X
求:波函数。
例2 解： 3,2 3, u6(m )
y0 .0c 2o 3 ts (12 x 1 )
yq=Acos(ω(t+△t -(xp +u△t )/u)+φ) =Acos(ω(t-xp /u)+φ) =yp
Y
q
O
p
X
鞍山科技大学 姜丽娜
15
Y
q
O
p
X
上式说明:t时刻p点的运动状态经△t时间传到了q点,所以 波函数表示波形的传播过程。当t连续变化时,波形连续不断前 进,故波动过程可以表示为波形随时间不断向前移动的过程,波 形不断前进的波称行波。
。
鞍山科技大学 姜丽娜
21
解 : u / 1/0 5 0 0 2 (m )
波 1 t 0 源 时 ,y 0 振 : y A 2 0, v 0 2 动 0 c 4 o 1 方 s 2 3 0 t( 0 3 2 程 )m ( )m
⑵波函数： y2c 4o 1s0 (t 03 22 x)m ( )m
第7章 波 动（wave)
§7.1 行波
§7.6 惠更斯原理
§7.2 简谐波
§7.7 波的叠加 驻波
§7.3 物体的弹性形变 §7.8 声波
§7.4 弹性介质中的波速§7.9 多普勒效应
§7.5 波的能量
鞍山科技大学 姜丽娜
1
第7章 波 动（wave)
高中物理人教版选修3-5课件：17.3 粒子的波动性
光电效 应、康 普顿 效应
-8-
3
粒子的波动性
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE探究一Fra bibliotek探究二
警示光子是能量为 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。
②物质波的波长和频率:波长公式 λ=������,频率公式 ν=ℎ。
(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 G.P.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: (a)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= 和 λ= 关系同样正确。 (b)宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多,宏观物体运动时的动量 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。
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
2.对光的波粒二象性的理解
实验 基础 光 的 波 动 性 光 的 粒 子 性 干涉和 衍射 表现 (1)光子在空间各点出现的可 能性大小可用波动规律来描 述。 (2)足够能量的光在传播时,表 现出波的性质 (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)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 (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
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
应
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。
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。
人教版高中物理选修三粒子的波动性和量子力学的建立课件
激光、核磁共振、原子钟，等等。
4.量子力学推动了固体物理的发展。
利用半导体的独特性质发明了晶体管等各类固态电子器件，并结合激光光刻技术制造了大
规模集成电路，俗称“芯片”。靠它们，人们才可以制造体积小且功能强大的电子计算机、智
能手机等信息处理设备，真正走进了信息时代。此外，固体物理学的发展，还为人们带来了低
该波的波长 = ℎΤ。
典例探究
例题1：试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波长。
解：一个中学生的质量大约为m≈ 50 kg，百米跑时的速度约为ʋ≈7m/s，由
光子的动量表达式有：
. × −
= =
= . × −
×
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。
谢 谢
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。
新知讲解
二、物质波的实验验证
电子衍射实验1
1927年，C.J.戴维森与雷斯特·革末做
电子衍射实验，验证电子具有波动性。
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
用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而
验证了物质波的存在。
新知讲解
四、量子力学的应用
1.借助量子力学，人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性。
2.量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。
核物理的发展，还让人们成功地认识并利用了原子核反应堆所释放的能量——核能。爱因
斯坦说：“这是人们第一次利用太阳以外的能量。”
3.量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。
是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢？”
新知讲解
一、粒子的波动性
4.量子力学推动了固体物理的发展。
利用半导体的独特性质发明了晶体管等各类固态电子器件，并结合激光光刻技术制造了大
规模集成电路，俗称“芯片”。靠它们，人们才可以制造体积小且功能强大的电子计算机、智
能手机等信息处理设备，真正走进了信息时代。此外，固体物理学的发展，还为人们带来了低
该波的波长 = ℎΤ。
典例探究
例题1：试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波长。
解：一个中学生的质量大约为m≈ 50 kg，百米跑时的速度约为ʋ≈7m/s，由
光子的动量表达式有：
. × −
= =
= . × −
×
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。
谢 谢
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。
新知讲解
二、物质波的实验验证
电子衍射实验1
1927年，C.J.戴维森与雷斯特·革末做
电子衍射实验，验证电子具有波动性。
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
用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而
验证了物质波的存在。
新知讲解
四、量子力学的应用
1.借助量子力学，人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性。
2.量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。
核物理的发展，还让人们成功地认识并利用了原子核反应堆所释放的能量——核能。爱因
斯坦说：“这是人们第一次利用太阳以外的能量。”
3.量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。
是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢？”
新知讲解
一、粒子的波动性
第四章第五节 粒子的波动性和量子力学的建立 课件 高二下学期物理人教版(2019)择性必修第三册
物质波的实验验证
1929年，德布罗意因提出物质波的假说获得了诺贝尔物理学奖。 在之后，戴维孙和G. P. 汤姆孙因证实电子波动性获得了1937年的诺贝 尔物理学奖。 G. P. 汤姆孙的父亲 J. J. 汤姆孙因发现电子而获诺贝尔物理学奖，他则 由于验证了电子的波动性而获诺贝尔物理学奖。这是科学史上的一段佳话
人们惊讶地发现，世界具有奇妙的结构，最微观层次和最宏观层次的规律 ，竟有着紧密的联系。核物理的发展，还让人们成功地认识并利用了原子 核反应堆所释放的能量——核能。爱因斯坦说：“这是人们第一次利用太 阳以外的能量。”
量子力学的应用
量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。人们认识了原子的结构， 以及原子、分子和电磁场相互作用的方式。
但它们中的每一个，都是针对一个特定的具体问题，都不是统一的普 遍性理论。
量子力学的建立
值得注意的是，在这 些成功的理论中，普朗克 常量都扮演了关键性的角 色（图4.5-3）。这就预 示着这些理论之间存在着 紧密的内在联系。在它们 的背后，应该存在着统一 描述微观世界行为的普遍 性规律
量子力学的建立
电子的德布罗意波长与X射线的波长具有相近的数量级。前面讲过，X 射线在通过晶体时会发生明显的衍射。
物质波的实验验证
1927年戴维孙和G. P. 汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射 的实验，得到了类似图4.5-1的衍射图样，从而证实了电子的波动性。
概率波
在后来的实验中，人们还进一步观测到了电子德布罗意波的干涉现象 （图4.5-2）。
他写道：“整个世纪①以来，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？是不是我们把粒子方面的图像想得太多，而忽视了波的现象？
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干涉和衍射的条件 ↓
伦琴射线波动性的研究 （用晶体中排列规则的物质微粒作为衍射光栅）
4、戴维孙和汤姆孙是怎样证实电子的波动 性的？德布罗意波的存在和德布罗意提出的
波动关系的正确性是怎样得到证实的？
用晶体做电子束衍射实验→ ↓
质子、中子、原子、分子 波动性的证实 ↓
德布罗意波的存在及在相应 波动关系的正确性
解：根据电子在电场中的加速可知：
uq 1 mv2 v 2uq
2
m
h h 1.21010 m
p 2muq
从化学中我们知道，晶体中物质微粒间距 离的数量级为10-10m，和该电子的波长比较 接近，故要观察到电子的衍射现象就比较容 易了。
巩固练习：
完成资料上的习题
托马斯·杨→双缝干涉
} 菲 涅 耳 → 光的衍射
光具有波动性
} 爱因斯坦 → 光电效应 } 光具有粒子性
康 普 顿→康普顿效应
结论：光具有波粒二象性
光子的能量和动量的表达式
h
p
h
左边：能量和动量 表是粒子性的物理量 右边：频率和波长 表是波动性的物理量
普朗克常量h架起粒子性与波动性之间的桥梁
解：由பைடு நூலகம்布罗意波长的表达式得：
h p
6.626 1034 103 1103
m
6.626 1034 m
宏观粒子观察不到衍射等现象，是因为宏观 粒子波长太小，很难满足波衍射的条件。
那为什么可观察到电子的衍射现象呢？
算一算： 质量为9.1X10-31Kg的处于静止状态的
电子，经100V的电压加速后，它的德布罗 意波长为多少？
戴维孙实验 汤姆孙实验 实验结果展示
4、戴维孙和汤姆孙是怎样证实电子的波动 性的？德布罗意波的存在和德布罗意提出的
波动关系的正确性是怎样得到证实的？
用晶体做电子束衍射实验→ ↓
质子、中子、原子、分子 波动性的证实 ↓
德布罗意波的存在及在相应 波动关系的正确性
戴维孙实验模型 汤姆孙实验模型 实验结果展示
电子枪
戴
U K
探测器
维
B
孙
D
实
电子束
G
验
模
型
镍单晶
阴极
K
栅极
G
多晶薄膜
Cs
U
高压
屏P
汤姆孙实验模型
电子束穿过铝箔后的衍射图样
趣味话题：
既然实物粒子具有波动性，那么用枪打出的子弹 在高速飞行时为什么不能转弯呢？
请计算一颗质量为1g的子弹以1000m/s 的速度飞行时，它的德布罗意波长为多大？ 要在什么条件下才能观察到这颗子弹发生明 显的衍射现象?
2、德布罗意是在什么思想的引导下提出德布 罗意波的？它遵从怎样的关系？
研究光的方向 ↓
研究实物粒子（电子、质子等）的方向 ↓
提出德布罗意波（物质波）
遵从关系： v h
h
p
3、科学家们是通过什么途径去验证德布罗 意波的存在的呢？此途径的障碍是什么？最 终是如何解决的？
波的干涉和衍射 ↓
1、如何理解光具有波粒二象性？为会什么说 普朗克常量h架起了粒子性和波动性之间的 桥梁？
2、德布罗意是在什么思想的引导下提出德布 罗意波的？它遵从怎样的关系？
3、科学家们是从什么途径去验证德布罗意波 是否存在的？此方法的障碍是什么？最终是 如何解决的？
4、戴维孙和汤姆孙是怎样证实电子的波动性 的？德布罗意波的存在和德布罗意提出的波 动关系的正确性是怎样得到证实的？
伦琴射线波动性的研究 （用晶体中排列规则的物质微粒作为衍射光栅）
4、戴维孙和汤姆孙是怎样证实电子的波动 性的？德布罗意波的存在和德布罗意提出的
波动关系的正确性是怎样得到证实的？
用晶体做电子束衍射实验→ ↓
质子、中子、原子、分子 波动性的证实 ↓
德布罗意波的存在及在相应 波动关系的正确性
解：根据电子在电场中的加速可知：
uq 1 mv2 v 2uq
2
m
h h 1.21010 m
p 2muq
从化学中我们知道，晶体中物质微粒间距 离的数量级为10-10m，和该电子的波长比较 接近，故要观察到电子的衍射现象就比较容 易了。
巩固练习：
完成资料上的习题
托马斯·杨→双缝干涉
} 菲 涅 耳 → 光的衍射
光具有波动性
} 爱因斯坦 → 光电效应 } 光具有粒子性
康 普 顿→康普顿效应
结论：光具有波粒二象性
光子的能量和动量的表达式
h
p
h
左边：能量和动量 表是粒子性的物理量 右边：频率和波长 表是波动性的物理量
普朗克常量h架起粒子性与波动性之间的桥梁
解：由பைடு நூலகம்布罗意波长的表达式得：
h p
6.626 1034 103 1103
m
6.626 1034 m
宏观粒子观察不到衍射等现象，是因为宏观 粒子波长太小，很难满足波衍射的条件。
那为什么可观察到电子的衍射现象呢？
算一算： 质量为9.1X10-31Kg的处于静止状态的
电子，经100V的电压加速后，它的德布罗 意波长为多少？
戴维孙实验 汤姆孙实验 实验结果展示
4、戴维孙和汤姆孙是怎样证实电子的波动 性的？德布罗意波的存在和德布罗意提出的
波动关系的正确性是怎样得到证实的？
用晶体做电子束衍射实验→ ↓
质子、中子、原子、分子 波动性的证实 ↓
德布罗意波的存在及在相应 波动关系的正确性
戴维孙实验模型 汤姆孙实验模型 实验结果展示
电子枪
戴
U K
探测器
维
B
孙
D
实
电子束
G
验
模
型
镍单晶
阴极
K
栅极
G
多晶薄膜
Cs
U
高压
屏P
汤姆孙实验模型
电子束穿过铝箔后的衍射图样
趣味话题：
既然实物粒子具有波动性，那么用枪打出的子弹 在高速飞行时为什么不能转弯呢？
请计算一颗质量为1g的子弹以1000m/s 的速度飞行时，它的德布罗意波长为多大？ 要在什么条件下才能观察到这颗子弹发生明 显的衍射现象?
2、德布罗意是在什么思想的引导下提出德布 罗意波的？它遵从怎样的关系？
研究光的方向 ↓
研究实物粒子（电子、质子等）的方向 ↓
提出德布罗意波（物质波）
遵从关系： v h
h
p
3、科学家们是通过什么途径去验证德布罗 意波的存在的呢？此途径的障碍是什么？最 终是如何解决的？
波的干涉和衍射 ↓
1、如何理解光具有波粒二象性？为会什么说 普朗克常量h架起了粒子性和波动性之间的 桥梁？
2、德布罗意是在什么思想的引导下提出德布 罗意波的？它遵从怎样的关系？
3、科学家们是从什么途径去验证德布罗意波 是否存在的？此方法的障碍是什么？最终是 如何解决的？
4、戴维孙和汤姆孙是怎样证实电子的波动性 的？德布罗意波的存在和德布罗意提出的波 动关系的正确性是怎样得到证实的？