高中物理 17.3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5
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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
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)
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.（一切实物粒子都有波动性）
(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
第23第页2共3页42 页
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,
(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
第23第页2共3页42 页
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
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．
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
(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。
考点题型设计
对光的波粒二象性的理解
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。
对物质波的理解和计算
质量为10g，速度为300m/s在空中飞行的子弹，其德布 罗意波波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？如果能 够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能看到子弹上下 或左右颤动着前进，在空间中描绘出正弦曲线或其他周期性曲 线？为什么？
解析：根据德布罗意的观点，任何运动着的物体都有一种 波和它对应，飞行的子弹必有一种波与之对应，由于子弹的德 布罗意波长极短，我们不能观察到其衍射现象，由于德布罗意 波是一种概率波，仅是粒子在空间出现的概率遵从波动规律， 而非粒子做曲线运动。
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，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。
人教版高中物理人教版选修3-5课件第十七章：17.3 粒子的波动性 (共张30张PPT) 课件
由于电压越高电子最终获得的动量越大，它的波长越短，分辨本领也就越强， 所以电子显微镜分辨本领的大小常用它的加速电压来表示。
科学漫步
问题:从减轻衍射影这方面提高显微镜的分辨本领有哪两个途径?电 子显薇镜采用了哪个途径?如果果显微镜用质子流而不是电子流工 作，它们加速后的度相同、哪种呈镜的分本领有可能更高？
2、一个电子和一个质子具有同样的动能时，它们的 德布罗意波长哪个大?
解： 由已知可得电子的质量比质子的小
由E k
P2 2m
可得电子的动量大
又 h 可得电子的波长较短
p
3、射击运动射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗? 为什么?根据現实情况下子弹质量，速度大小所对应的 德布罗意波长来做定性说明。
课堂小结 一、光的波粒二象性
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。
h
p h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
二、粒子的波动性：一切实物粒子也具有波动性。
即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,如一个质量 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 v 和波长λ所描述的波动性。
既然一切运动的物体都具有波动性，那么 宏观物体为什么仅表现出粒子性，而没有表 现出波动性呢？
为什么生活中的宏观物体没有显示波动性呢？
例1：质量 m = 0.01kg，速度 v = 300m/s 的子弹的德布洛意 波长为多少？
• 结果表明，宏观物体(如子弹)的波动性根本测不出来。所 以，宏观物体表现为粒子性。
例2：电子动能Ek=100eV，质量m=9.110-31Kg，求德布罗意波长。
解：电子动能较小，速度较小，用公式求解：
科学漫步
问题:从减轻衍射影这方面提高显微镜的分辨本领有哪两个途径?电 子显薇镜采用了哪个途径?如果果显微镜用质子流而不是电子流工 作，它们加速后的度相同、哪种呈镜的分本领有可能更高？
2、一个电子和一个质子具有同样的动能时，它们的 德布罗意波长哪个大?
解： 由已知可得电子的质量比质子的小
由E k
P2 2m
可得电子的动量大
又 h 可得电子的波长较短
p
3、射击运动射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗? 为什么?根据現实情况下子弹质量，速度大小所对应的 德布罗意波长来做定性说明。
课堂小结 一、光的波粒二象性
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。
h
p h
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
二、粒子的波动性：一切实物粒子也具有波动性。
即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系,如一个质量 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 v 和波长λ所描述的波动性。
既然一切运动的物体都具有波动性，那么 宏观物体为什么仅表现出粒子性，而没有表 现出波动性呢？
为什么生活中的宏观物体没有显示波动性呢？
例1：质量 m = 0.01kg，速度 v = 300m/s 的子弹的德布洛意 波长为多少？
• 结果表明，宏观物体(如子弹)的波动性根本测不出来。所 以，宏观物体表现为粒子性。
例2：电子动能Ek=100eV，质量m=9.110-31Kg，求德布罗意波长。
解：电子动能较小，速度较小，用公式求解：
高中物理 17.3粒子的波动性(探究导学课型)课件 新人教版选修3-5
(3)光子的能量与其对应的频率成正比,而频率是波动性特有的 物理量,因此E=hν,揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联 系。光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体,相互间并不 独立存在。
【即时训练】 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
主题二 粒子的波动性 物质波 【问题探究】 1.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适用于实物粒 子,即:λ= ,h这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意
p
波,也叫做物质波。其中λ是德布罗意波长,h是普朗克常量,p 是相应的实物粒子的动量。
3 粒子的波动性
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一样具有波粒二象性。
3.掌握λ= h 的含义及应用。
p
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。
【解题探究】(1)在宏观现象中,波与粒子是_对__立__的概念,而在 微观世界中,波与粒子可以统一。 (2)光具有波粒二象性是指光在传播过程中和其他物质作用时 分别表现出_波__和_粒__子__的特性。
【解析】选C。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,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
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_____
人教版高二物理选修3-517.3粒子的波动性课件
（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。
一、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。
频率低波长长的光波动性较明显，频率高波长短的 光粒子性较明显。
h 2、光子的能量： 光子的动量： p h
3、动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来 描述波动性的。
德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960)
实物粒子有德布无罗意波本来学动习历性史，后呢来改？学
理论物理学。他善于用历史的观点，用 对照的方法分析问题。
法国物理学家， 1929年诺贝尔物理学 奖获得者，波动力学的 首创人，量子力学的奠 基人之一。
如果用能量ε和动量p来表示实物粒子的粒子性，
用频率ν和波长λ来表征实物粒子的波动性。那么，对
光适用的关系式也适用于实物粒子，即:
h
h
p
二、粒子的波动性
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 波联系。这种波称之为德布罗意波，也叫物质波。
h 2m2eU
＝
6.63×10－34 2×9.1×10－31×1.6×10－19×100 m
≈1.2×10－10 m.
钢针的衍射 圆孔衍射 圆屏衍射
光电效应以及 康普顿效应等无可 辩驳的证实了光是 一种粒子.
爱因斯坦
康普顿
光的本性
托马斯·杨
菲涅耳 衍射实验
赫兹 电磁波实验
惠更斯 双缝干涉 波动说 实验
一、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。
频率低波长长的光波动性较明显，频率高波长短的 光粒子性较明显。
h 2、光子的能量： 光子的动量： p h
3、动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来 描述波动性的。
德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960)
实物粒子有德布无罗意波本来学动习历性史，后呢来改？学
理论物理学。他善于用历史的观点，用 对照的方法分析问题。
法国物理学家， 1929年诺贝尔物理学 奖获得者，波动力学的 首创人，量子力学的奠 基人之一。
如果用能量ε和动量p来表示实物粒子的粒子性，
用频率ν和波长λ来表征实物粒子的波动性。那么，对
光适用的关系式也适用于实物粒子，即:
h
h
p
二、粒子的波动性
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 波联系。这种波称之为德布罗意波，也叫物质波。
h 2m2eU
＝
6.63×10－34 2×9.1×10－31×1.6×10－19×100 m
≈1.2×10－10 m.
钢针的衍射 圆孔衍射 圆屏衍射
光电效应以及 康普顿效应等无可 辩驳的证实了光是 一种粒子.
爱因斯坦
康普顿
光的本性
托马斯·杨
菲涅耳 衍射实验
赫兹 电磁波实验
惠更斯 双缝干涉 波动说 实验
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？
人教版高中物理选修3-5课件17.3粒子的波动性.pptx
h 6.63 10 34 m 1.9 10 36 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。
例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
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和衍 镍单晶 射理论给以解释，从而验 证了物质波的存在。
空白演示
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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？
光学发展史
惠斯
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
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。
例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
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和衍 镍单晶 射理论给以解释，从而验 证了物质波的存在。
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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？
光学发展史
惠斯
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
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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。
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
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。
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。
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？
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
ห้องสมุดไป่ตู้
①光子传播时，表现 ①光的波动性是波
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？
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＝
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
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
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
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。
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( )
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：
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。
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
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。
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。
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？
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
ห้องสมุดไป่ตู้
①光子传播时，表现 ①光的波动性是波
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？
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＝
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
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
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
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。
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( )
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：