高二物理选修3-5-粒子的波动性-
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。
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
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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。
人教版物理选修3-5课件：第17章波粒二象性3粒子的波动性
2．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结
构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距相
近，已知中子质量 m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量 h＝
6.63×10－34 J·s，可以估算德布罗意波波长 λ＝1.82×10
－10 m 的热中子动能的数量级为( )
A．10－17 J
B．10－19 J
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 项正确，D 项错误．
答案：C
知识点二 粒子的波动性及物质波
提炼知识
1．粒子的波动性．
(1)德布罗意波．
任何一个运动着的物体，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．
h
ε
(2)物质波的波长、频率关系式：λ＝_p__，ν＝__h__．
知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，它的动量
应很大，即速度很大，选项 A 正确，选项 B 错误；
由信息“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，选项 D 正确，选项 C 错误．
答案：AD
(多选)如图实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的 有( )
C．10－21 J
D．10－24 J
解析：由 λ＝hp，Ek＝12mv2＝12mmp 2＝21mhλ2，代入 数据得 Ek＝4.0×10－21 J.
答案：C
典型问题——波粒二象性的实验探究 研究波粒二象性有很多经典实验，以这些实验为背 景设计的问题属于信息给予题，解决此类问题的关键是 通过阅读题目，提取有用信息，结合所掌握知识来做出 正确的判断和计算．
(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．
人教版高二物理选修3-5：17.3《粒子的波动性》导学案设计 无答案
第17.3节《粒子的波动性》导学案班级： 组别： 组名： 姓名：【学习目标】1．知道光既具有波粒二象性，从微观角度理解光的波动性和粒子性。
（重点、难点）2．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。
（重点）3．通过电子衍射实验，了解创造条件来进行有关物理实验的方法。
【使用说明与学法指导】波发生明显衍射的条件及迁移；归纳总结。
【知识链接】1．波发生明显衍射的条件：2．光子的能量公式 ；光子的动量公式 ；动量的定义式：3．麦克斯韦指出光是一种 波。
【学习过程】知识点一、光的波粒二象性【问题1】回忆所学知识，回答下列问题：⑴哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具有粒子性？⑵如果现在问你：“光究竟是什么？”你该如何回答呢？⑶光子的能量表达式h εν=和动量表达式hp λ=中： 和 描述光的波动性；和 描述光的粒子性；普朗克常量h 起到 作用。
知识点二、实物粒子的波动性【问题2】德布罗意是怎样想到“实物粒子也具有波动性”这一大胆假设的？他认为：在对光．的研究上，由于过多地关注了光的 性，导致我们忽视了 性；反之，在对实物粒子．．．．的研究上，由于过多地关注了其 性，可能导致我们忽视了其 性。
于是，他提出了“ ”这一大胆假设。
【问题3】德布罗意波的内容：⑴实物粒子也具有波动性，即 相联系。
⑵而且粒子的能量ε和动量p 跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，也像光子跟光波一样，遵从如下关系： ， 。
⑶这种与实物粒子相联系的波后来称为 波，也叫做 。
【问题4】某电视显像管中电子的运动速度是74.010/m s ⨯；质量为10g 的一颗子弹的运动速度是200/m s 。
分别计算它们的德布罗意波长。
（已知电子的质量：319.110e m kg -=⨯。
提示：6.630.189.14≈⨯。
）【问题5】有以下四种波：①宏观物体（如子弹）的物质波、②微观粒子（如电子）的物质波、③波长为77.610m λ-=⨯的红光、④波长为2m λ=的机械波。
人教版高中物理选修3-5 第17章 第3节 粒子的波动性(共45张PPT)
(2)德布罗意是一种概率波,粒子在空间各处出现的概率受到 波动规律的支配,不要以宏观观点中的波（机械波）来理 解德布罗意波.
第12第页1共2页42 页
(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,即光子和实物粒子都具有粒子性,又都 具有波动性,与光子对应的是电磁波,与实物粒子对应的波 是物质波.
④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。
第6页第共6页42 页
二､粒子的波动性 1.物质波
波
德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960)
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。
第7页第共7页42 页
答案:(1)4.0×10-10 m 6.63×10-35 m
第34第页3共4页42 页
1.对光的行为,下列说法正确的是( ) 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.光的波动性是光的一种特性,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
毒样貌
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人类对于光的认识历程
能量量子化 普朗克
德布罗意： 粒子和波这两种观点应该以某种方式统一
第24第页2共4页42 页
父子诺贝尔奖——汤姆逊
J.J.汤姆逊 1856-1940 1906年,汤姆逊由于发现电 子和对气体放电理论和实验 做出了重大贡献获得诺贝尔 物理学奖。
是粒子.虽然光子和电子都是微观粒子,都具有波粒 二象性,但电子是实物粒子,有静止的质量;光子不 是实物粒子,没有静止的质量,电子是以实物粒子存 在的物质,而光子是以场的形式存在的物质,所以不 能说光子和电子是同样的一种粒子,大量光子的行 为往往表现出波动性,
17.3 粒子的波动性课件1 新人教版选修3-5课件
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
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°
人民教育出版社 高二 |选修3-5
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
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。
最新人教版高中物理选修3-5：17.3 粒子的波动性 知识点总结及课时练习
3粒子的波动性记一记粒子的波动性知识体系1想波动性——干涉和衍射2看粒子性——光电效应和康普顿效应3记物质波——ν＝εhλ＝hp辨一辨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．(√)4．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．(×)5．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．(×)6．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．(√)想一想1.认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？提示：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象，认识光的波粒二象性．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．其原因是没有真正理解光的波粒二象性．事实上，光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，并不是有的光是波，有的光是粒子．3．你能算一下你自己的物质波波长吗？提示：利用λ＝hp来计算．思考感悟：练一练1.电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将()A．小于0.2 nm B．大于0.2 nmC．等于0.2 nm D．以上说法均不正确解析：显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率越高，由λ＝hp知，如果把质子加速到与电子相同的速度，因质子的质量更大，则质子的波长更短，分辨能力更高．答案：A2．(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，显然选项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，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从而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．答案：BCD3．(多选)下列说法正确的是()A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，所以我们可以说光具有波粒二象性B．一个电子和一个质子具有相同的动能时，因为电子的质量比质子的小，所以电子的动量就小C．一个电子和一个质子具有相同的动能时，电子的德布罗意波长比质子的小D．一个电子和一个质子具有相同的动能时，电子的德布罗意波长比质子的大解析：光既具有波动性，又具有粒子性，说明了光具有波粒二象性，选项A正确；一个电子和一个质子具有相同的动能时，动量和动能的关系式为p＝2mE k，由于电子的质量比质子的质量小，可知电子的动量小，选项B正确；又由λ＝hp知电子的动量小，其德布罗意波长应比质子的德布罗意波长大，选项C错误，选项D正确．答案：ABD4．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现粒子性的是()A．电子束通过双缝后可以形成干涉图样B．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关C．人们用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构解析：电子束通过双缝后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，故A错误；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，光电效应说明光具有粒子性，故B正确；用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故C错误；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故D错误．故选B.答案：B要点一人类对光的本性的认识1.[2019·河北衡水期末](多选)关于实物粒子的波粒二象性，下列说法正确的是()A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微观粒子都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，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，但在微观现象中是统一的D．实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物粒子不具有波动性解析：德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A正确，D错误；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，B正确；波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观现象中是统一的，故C正确．答案：ABC2．对于光的波粒二象性的说法，正确的是()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光波与机械波是同样的一种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性解析：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．综上所述，A、B、C错误，D正确．答案：D3．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．答案：C要点二 对物质波的理解4.影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低．利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象．以下说法正确的是( )A ．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：设加速电压为U ，电子电荷量为e ，质量为m ，则E k ＝12m v 2＝eU ＝p 22m ，又p ＝h λ，故eU ＝h 22mλ2，可得λ＝h 22emU .对电子来说，加速电压越高，λ越短，衍射现象越不明显，故A 、B 错．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短得多，衍射现象不明显，分辨本领强，故C 对，D 错．答案：C5．现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d n ，其中n >1，已知普朗克常量h ，电子质量m 和电子电荷量e ，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为( )A.n 2h 2med 2 B ．(md 2h 2n 2e 3)13C.d 2h 22men 2D.n 2h 22med 2解析：电子的动量p ＝m v ＝2meU ，而德布罗意波长λ＝h p ＝d n ，代入得U ＝n 2h 22med 2.故正确选项为D.答案：D6．[2019·海口月考]一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U)，该粒子的德布罗意波长为()A.h2mqU B.h2mqUC.h2mqU2mqU D.hmqU解析：设带电粒子加速后的速度为v，根据动能定理可得qU＝12m v2所以v＝2qU m由德布罗意波长公式可得λ＝hp＝hm2qUm＝h2mqU2mqU所以选项C正确．故选C.答案：C7．已知普朗克常量为h＝2π·197 MeV·fm/c，电子的质量为m e＝0.51 MeV/c2，其中c＝3.0×108 m/s为真空光速，1 fm＝10－15 m，则动能为1.0 eV的自由电子的物质波长为λe＝________m．具有如上波长的光子的能量为Eλ＝________eV.(所填答案均保留一位有效数字)解析：动能为1.0 eV的自由电子的物质波长为λe＝hp＝hm e v＝h2m e E k≈1×10－9 m具有如上波长的光子的能量为Eλ＝h cλe＝cp＝c2m e E k≈1×103 eV.答案：1×10－91×1038．如果一个中子和一个质量为104kg的火箭都以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，火箭的动量为：p2＝m2v，据λ＝hp知中子和火箭的德布罗意波长分别为：λ1＝hp1，λ2＝hp2联立以上各式解得：λ1＝hm1v，λ2＝hm2v.将m1＝1.67×10－27 kg，v＝1×103 m/s，h＝6.63×10－34 J·s，m2＝104 kg代入上面两式可解得：λ1＝4.0×10－10 m，λ2＝6.63×10－41 m.答案：4.0×10－10 m 6.63×10－41 m9．金属晶体中晶格大小的数量级是10－10m．电子经过加速电场加速，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？(已知电子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，质量为m＝0.90×10－30 kg)解析：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eU＝12m v2①据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长为λ＝hp②其中p＝m v③解①②③联立方程组可得U＝h22emλ2≈153 V.答案：153 V基础达标1.[2019·大同月考](多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是()A．光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越明显C．频率高的光只具有粒子性，不具有波动性D．无线电波只具有波动性，不具有粒子性解析：光的频率越高，由ε＝hν知光子的能量越大，光的波长越短，粒子性越明显，A对；光的波长越长，则频率越小，由ε＝hν知光子的能量越小，则光的波动性越明显，B对；频率高的光粒子性明显，但也具有波动性，C错；无线电波是电磁波，既具有波动性又具有粒子性，D错．答案：AB2．(多选)为了观察晶体的原子排列，采用了以下两种方法：(1)用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜成像(由于电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象，因此，电子显微镜的分辨率高)；(2)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()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：由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象”及发生衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，由p＝hλ可知它的动量应很大，即速度应很大，选项A正确，选项B错误；由信息“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，选项C错误，选项D正确．答案：AD3．(多选)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，由表中数据可知( )B ．无线电波通常情况下只能表现出波动性C ．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D ．只有可见光才有波动性解析：由于弹子球德布罗意波长极短，故很难观察其波动性，而无线电波波长为3.0×102 m ，所以通常表现出波动性，很容易发生衍射，而金属晶体的品格线度大约是10－10 m 数量级，所以波长为1.2×10－10 m 的电子可以观察到明显的衍射现象，故选A 、B 、C.答案：ABC4．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体表面的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面的光子数之比为5:4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为( )A ．4:5 4:5B ．5:4 4:5C ．5:4 5:4D ．4:5 5:4解析：两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打在物体表面的光子数之比为5:4，根据E ＝NE 0可得两束光光子能量之比为4:5；再根据E 0＝hν＝h c λ知，光子能量与波长成反比，故两束光光子波长之比为5:4.选项D 正确．答案：D5．[2019·广西桂林期中]下列说法正确的是( )A ．光的波粒二象性是牛顿的微粒说加上惠更斯的波动说组成的B ．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁理论C ．光子说并没有否定电磁说，在光子的能量式ε＝hν中，ν表示波的特性，ε表示粒子的特性D．光波与机械波具有完全相同的特点解析：光的波粒二象性认为光是一份一份的光子构成的，光子是一种没有静止质量的能量团，与牛顿的微粒说中的实物粒子有本质区别；光同时还是一种波，但与惠更斯的波动说中的光是一种机械波有本质区别，A错误．在光子能量式ε＝hν中，ν表示了波的特征，ε表示粒子的特性，光子说并没有否定麦克斯韦的电磁说，B错误，C正确．机械波传播需要介质，光波不需要；机械波是横波或纵波，光波只能是横波，D错误．答案：C6．[2019·哈尔滨六中期中](多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是()A．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性B．电子束的晶体衍射实验表明实物粒子具有波动性C．动能相等的质子和电子的德布罗意波长相等D．低频电磁波的粒子性显著，高频电磁波的波动性显著解析：光电效应表明光具有“一份一份”的能量，康普顿效应说明光具有动量，均能说明光具有粒子性，A正确；电子束射到晶体上产生的衍射图样说明实物粒子具有波动性，B正确；动量p＝2mE k，因为质子与电子的质量不同，所以动能相等的质子与电子的动量是不同的，根据德布罗意波长公式λ＝hp可知它们的德布罗意波长不相等，C错误；因为电磁波的频率越低，能量值越小，频率越高，能量值越大，所以低频电磁波的波动性显著，高频电磁波的粒子性显著，D错误．答案：AB7．美国科学家里卡尔多·贾科尼由于发现宇宙X射线源而获得诺贝尔奖．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()A．E＝hλc p＝0 B．E＝hλc p＝hλc2C．E＝hcλp＝0 D．E＝hcλp＝hλ解析：根据E＝hν和λ＝hp可得X射线每个光子的能量为E＝hcλ，每个光子的动量为p＝hλ，选项D正确．答案：D能力达标8.德布罗意认为实物粒子也具有波动性，他给出了德布罗意波长的表达式λ＝hp.现用同样的直流电压加速原来静止的一价氢离子H＋和二价镁离子Mg2＋，已知氢离子与镁离子的质量之比为1:24，则加速后的氢离子和镁离子的德布罗意波长之比为() A．1:4 B．1:4 3C．4:1 D．43:1解析：离子加速后的动能E k＝qU，离子的德布罗意波长λ＝hp＝h2mE k＝h2m·qU，所以λH＋λMg2＋＝24×21×1＝431，故选项D正确．答案：D9．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()A.λ1＋λ22 B.λ1－λ22C.λ1λ2λ1＋λ2 D.λ1λ2λ1－λ2解析：由动量守恒p2－p1＝p知，hλ2－hλ1＝hλ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2，故D正确．答案：D10．一颗质量为5.0 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)假设它以光速运动，它的德布罗意波长为多大？(3)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？解析：(1)炮弹的德布罗意波长λ1＝h p 1＝h m v 1＝6.63×10－345.0×200m ＝6.63×10－37 m. (2)它以光速运动的德布罗意波长λ2＝h p 2＝h m v 2＝6.63×10－345.0×3×108m ＝4.42×10－43 m. (3)由λ＝h p ＝h m v ，得v ＝h mλ＝ 6.63×10－345.0×400×10－9 m/s ＝3.315×10－28 m/s. 答案：(1)6.63×10－37 m (2)4.42×10－43 m(3)3.315×10－28 m/s11．静止的原子核放出一个波长为λ的光子．已知普朗克常量为h ，则(1)质量为M 的反冲核的速度为多少？(2)反冲核运动时物质波的波长是多少？解析：(1)光子的动量为p ，由动量守恒定律知反冲核的动量大小也为p .由p ＝h λ＝M v ，得v ＝h λM .(2)反冲核的物质波的波长λ′＝h M v ＝λ.答案：(1)h λM (2)λ12．已知铯的逸出功为1.9 eV ，现用波长为4.3×10－7 m 的入射光照射金属铯．(1)能否发生光电效应？(2)若能发生光电效应，求光电子的德布罗意波长最短为多少？(电子的质量为m ＝0.91×10－30 kg)解析：(1)入射光子的能量E ＝hν＝h c λ＝6.626×10－34×3.0×1084.3×10－7×11.6×10－19eV ≈2.9 eV . 由于E ＝2.9 eV>W 0，所以能发生光电效应．(2)根据光电效应方程可得光电子的最大初动能E k ＝hν－W 0＝1 eV ＝1.6×10－19 J而光电子的最大动量p＝2mE k，则光电子的德布罗意波长的最小值λmin＝hp＝6.626×10－342×0.91×10－30×1.6×10－19m≈1.2×10－9 m.答案：(1)能(2)1.2×10－9 m。
物理选修3-5人教版 17.3粒子的波动性 (共22张PPT)
p mv
联系，并遵从以下关系：
ε = mc2 = hv
p m h
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 和波长 所描述的波动性。
德布罗意关系： =
h
= h
p
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。
光电 效应
说斯
根光 电效
波动说渐成真理
坦 应实
验
波 动 性
T /年
粒
康普 顿效
应
子 性
动惠 说更
斯 波
1690 1672
说牛 顿 微 粒
电麦 磁克
波 说斯 动韦 性
T /年 1864
粒 子 性
1905
粒爱 二因 象斯 性坦
光 的 波 1909
光爱 子因 说斯
坦
光既具有粒子性，又具有波动性！
光的干涉 光的衍射 光电效应 康普顿效应
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？
动惠 牛 顿 微 粒
电麦 磁克 说斯
电子显微镜
电子显微镜下的灰尘
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 称为德布罗意波长。
= = h
h
p
2. 物质波的实验验证
电子衍射实验 1
【人教版】物理选修3-5：17.3《粒子的波动性》(附答案)
一、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．光子的能量和动量 (1)能量：ε＝ hv 。
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＝ hv 和 p＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切 关系，普朗克常量 h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁。
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
[思路点拨] 解答本题应注意以下三个方面：
(1)光子与实物粒子的区别。
(2)光的波粒二象性是光的本性。
(3)光显示波动性或粒子性是有条件对应的。
[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，A 错误；虽然光子和电 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，所以不能说光子和电 子是同样的一种粒子，B 错误；波长长，容易发生干涉、衍射， 波动性强，反之，波长短，光子能量大，粒子性强，C 正确；干 涉、衍射是波特有的现象，光电效应说明光具有粒子性，D 正确。
对光的波粒二象性的理解
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、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。直到二十世纪初，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。
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长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：温度越⾼各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极⼤值向波长较短的⽅向移动。
(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(包括不可见光)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。
优秀课件人教版高中物理选修3-5《17.3粒子的波动性》精
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 对比的方法分析问题。 1923年，德布罗意试图把粒子性和 波动性统一起来。1924年，在博士论文 《关于量子理论的研究》中提出德布罗 意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实 验的想法。 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思 德布罗意，法国物理学家， 想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕 1929年诺贝尔物理学奖获得者， 的一角”。
波动力学的创始人，量子力学 的奠基人之一。
实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出 粒子的特性，又表现出波动的特性。 德布罗意关系式
h h 动量为 P 的粒子波长： P mv
频率:
德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用 到实物粒子，
h
德布罗意公式
实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波 长称为德布罗意波长。
电子枪
探测器
B
G
2. 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。
此后，人们相继证实了原子、 分子、中子等都具有波动性。 阴极 栅极
h 1.3 10 25 nm mv
太小测不到！
h 1.4 10 2 nm mv
X射线波段
【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．光和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】
h 根据E＝hν，且λ＝ p ，c＝λν可得X射线每个光
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_____
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？
高中物理人教版选修3-5同步辅导与检测课件第17章 第3节 粒子的波动性
3．电子束衍射 电子衍射图样 波动性
一、光的波粒二象性
1．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．
(2)光子的能量：ε＝hν.
(3)光子的动量：p＝ λ . 注：物理量ε和p描述光的粒子性，物理量ν和λ描述光 的波动性，h架起了粒子性与波动性的桥梁． 2．光的波动性与粒子性的统一
2．粒子的波动性 法国物理学家________提出，实物粒子也具有________， 即每一个运动的粒子都与一个对应的________相联系，且粒子 的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，也像光 子跟光波一样，满足ν＝________，λ＝________关系．这种与 实物粒子相联系的波称为________，也叫做________． 3．物质波的实验验证 1927年戴维孙和G.P.汤姆生分别利用晶体做了________的 实验，得到了________，从而证实了电子的________． 答案：2．德布罗意 波动性 物质波 波 ε/h h/p 德布罗意波
波粒二象性
第3 节
粒子的波动性
电子一个接一个穿过双缝的衍射实验结果
玻恩的概率波概念可以用电子双缝衍射的实验结果来说明，
如下图所示．电子双缝衍射图样和光的双缝衍射图样完全一样， 显示不出粒子性，更没有什么概率那样的不确定特征．但那是用 大量的电子(或光子)做出的实验结果．如果减弱入射电子束的强 度以致使电子一个一个依次通过双缝，则随着电子数的积累，衍 射“图样”依次如图中各图所示．图(a)是只有一个电子穿过双缝 所形成的图像，图(b)是几个电子穿过后形成的图像，图(c)是几十 个电子穿过后形成的图像．这几幅图像说明电子的确是粒子，因
变式迁移 1．关于光的本性，下列说法中正确的是( )
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。
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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
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：
1927年，汤姆逊电子衍射实验
1960年，C.Jonson的电子双缝干涉实验
后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也 具有波动性。
德布罗意公式成为揭示微观粒子波－粒二象性的统 一性的基本公式，1929年，De Broglie因发现电子波而荣 获Nobel 物理学奖。
(2)子弹: p = 1.0×10-40m
h= 6.63×10-34
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。
一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能
量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率n和波长
所描述的波动性。
德布罗意关系
n Eh
＝h P
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？ 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。
由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运 动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概 念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，
该波的波长λ= h / p。
【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
h6.6 310 34m1.910 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。
第三节、粒子的波动性
德布罗意波 波粒二象性
1、德布罗意波（物质波）
De . Broglie 1923年发表了题为“波和粒子”的 论文，提出了物质波的概念。
他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学中比 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，那末在实物的理论中，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 了波的图象呢”
1927年，Davisson和Germer 进行了电子衍射实验。
（该实验荣获1937年Nobel 物理学奖）
电子束垂直入射 到镍单晶的水平面上，
在 50散射方向
上探测到一个强度极 大。 （可用晶体 对X射线的衍射方法 来分析）
电子衍射实验
戴维逊--革末实验
1929诺贝尔物理学奖
• L.V.德布罗意 • 电子波动性的理论
电子显微镜
如速度v=5.0102m/s飞行的子 弹，质量为m=10-2Kg，对应的 德布罗意波长为：
h 1.31025nm
mv
太小测不到！
如电子m=9.110-31Kg，速 度v=5.0107m/s, 对应的德 布罗意波长为：
h 1.4102nm
mv
X射线波段
2、戴维逊－革末实验
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”。
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=mc2=hv
p 罗意波(物 质波或概率波),其波长称为德布罗意波长。
一切实物粒子都有波动性
一、德布罗意的物质波
德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960)
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。
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 对比的方法分析问题。
1923年，德布罗意试图把粒子性和 波动性统一起来。1924年，在博士论文 《关于量子理论的研究》中提出德布罗 意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实 验的想法。
例题2 (1)电子动能Ek=100eV；(2)子弹动量 p=6.63×106kg.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。
Ek
1mυ2 2
p2 ,
2m
5.93106
pm υ2mkE 5.410 24
h h =1.23Å mυ p h