高中物理 17.3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5

要点二 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。
光的波粒二象性规律总结
项目
内容
备注
①粒子性的含义
①光与物质发生相互作用时，这种作用
是“不连续”、
是一份一份进行的，表现出粒子的性质
光的
“一份一份”的
②少量或个别的光子表现出光的粒子性
粒子性
②光的粒子性中
③频率高的光表现出光的粒子性，频率
的粒子不同于宏
越高，粒子性越明显
观观念上的粒子
①光子传播时，表现 ①光的波动性是波
第十七章 波粒二象性
第3节 粒子的波动性
[学习目标] 1.知道光的本性认识史。 2.知道光的波粒二 象性，理解其对立统一的关系。 3.会用光的波粒二象性分析 有关现象。 4.理解德布罗意波，会解释相关现象。
[知识定位] 重点：1.认识光的波粒二象性。 2.德布罗意 波长的计算。
难点：1.波粒二象性的理解。 2. 物质波的理解。
p ε
。
(3)物质波的频率：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＝hε 和λ＝hp关系同样正确。 ②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。
1．可见光中，哪种单色光的波动性最强？哪种单色光的粒 子性最强？
提示：可见光中红光波动性最强，紫光的粒子性最强。 2．光的波动性与粒子性跟它们的波长、频率有怎样的关 系？ 提示：光波频率越低，波长越长，光的波动性越明显；光 波频率越高，波长越短，光的粒子性越明显。
3．每一个运动的物体都有一个对应的波，为什么观察不到 一粒飞行着的子弹的波动性？
提示：宏观物体在运动时，我们观察不到它们的波动性， 但也有一个波与之对应，只是对应飞行的子弹的波的波长太小 了，所以观察不到子弹的波动性，但一粒飞行着的子弹的波动 性还是存在的。
A. 所有电子的运动轨迹均相同 B. 所有电子到达屏上的位置坐标均相同 C. 电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定 D. 电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐 标来描述它的位置
解析：电子在运动中表现出波动性，没有一定的运动轨 迹，牛顿运动定律不适用于电子的运动，故正确答案为D。
答案：D
例1 [2014·伊犁哈萨克高二检测]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：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。
答案：AD
1．光在发生光电效应、康普顿效应时是不是只具有粒子性 而不具有波动性？当其发生干涉、衍射时又只具有波动性，粒 子性消失？
提示：不是。其粒子性与波动性是一个有机的统一体，相 互间不是独立的，不会相互转化，更不会消失，只是有表现明 显与不明显的区别。
2．单个光子与大量光子的表现有何不同？ 提示：单个光子的粒子特征较明显，波动性不明显。大量 光子往往表现为波动性，而粒子性特征表现不明显。
例2 经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出来，穿 过铝箔射到其后的屏上，则( )
出波的性质
本身的属性，不是
②大量光子表现出波 光的
动性 波动性
③频率低的光表现出
光子之间相互作用 产生的 ②光的波动性中的
光的波动性，波长越 波不同于宏观观念
长，波动性越明显 上的波
①宏观世界：波和粒 波和粒
子是相互对立的 子的对
②微观世界：波和粒 立、统一
子是统一的
光子说并不否定波 动说，E＝ hλc中c 和λ都是波动概念
1．光子与实物粒子的异同点？ 提示：光子与粒子都有能量和动量，这是粒子性特征，但 二者有本质区别，光子无静止质量，本质是一种场且没有自己 的轨道特征，而实物粒子有静止质量，运动时有经典的轨道。
2．光的波动性与机械波有哪些异同点？ 提示：二者都可观察到干涉与衍射现象，这是波的特征。 但二者有本质区别，如传播时，光可在真空中传播，且速度比 在介质中大，机械波的传播只能借助介质，单个的光子也具有 波动性，其粒子性与波动性组成一个有机体，相互间并不独立 存在。
课前自主学习
一、光的波粒二象性
1．光的本性： 光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有 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．光子的能量和动量关系式：
(1)关系式： h ε＝ hν ，p＝ λ 。
(2)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。
二、粒子的波动性及实验验证
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 。
h
(2)物质波的波长：λ＝
பைடு நூலகம்
课堂合作探究
要点一 光的波粒二象性
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。对于光的本性认 识史，列表如下：