高二波粒二象性讲义
高二物理竞波粒二象性课件
5）光的波粒二象性： 干涉、衍射和偏振显示了光的波动性， 光电效应和康普顿效应显示了光的粒子性。 光波也是几率波，光波的干涉是 几率波之间的干涉。 光的波动性是指具有可叠加性， 光的粒子性是指具有可分割性， 这就是我们所说的光的波粒二象性。
11
6）光波粒子性的可观察性与光波频率的关系 波长较长时，个别光子不易显示出 可观的效应，此时，光波显示的是 大量光子的统计行为，即光的波动性。 波长越短波，个别光子的粒子性就 越明显。 X射线在康普顿散射中显示的粒子性 相当明显。
波动是电子本身的固有属性， 每个电子通过一个单缝的几率各占50%， 干涉正是发生在这两部分的“几率波”之间，
实物粒子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是几率波。
9
光子与实物粒子的不同之处 （1）实物粒子具有静止质量，
光子没有静止质量。 （2）实物粒子的速度取小于光速的任意值，
光子的速度只能为 c 。
（3）实物粒子的运动可以用确定的轨道 来描述，光子没有确定的轨道。
因此，随 增大越来越多。
6
（4）同一散射角，0 强度随原子序数增大 而增大、强度随N增大减小的原因是:
随N增大，被原子核束缚形成 原子实的电子越来越多， 光子与自由电子碰撞的机会越来越少， 与原子实碰撞的机会越来越多。 因此，散射光中原波长的成分就 越来越强、新波长的成分越来越弱。
7
3）电子的杨氏双缝实验显示的波动性 （1）装置和强度分布
12
玻尔原子模型与爱因斯坦辐射理论
1．原子结构经典理论的困难
1）原子结构的经典理论 原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成， 它们之间存在着服从平方反比律的静电吸引力。
按照牛顿三定律，必然得到如下结论： （1）电子绕核沿圆或椭圆轨道不断旋转
高二物理竞赛量子力学之波粒二象性课件
13
用电子衍射说明不 确定关系
电子经过缝时的
位置不确定x b
x
b ph
y
o
ph
一级最小衍射角
sin b
电子的单缝衍射实验
14
14
电子经过缝后 x 方向动量不确定
sin b
px
p sin
p
b
h
p
px
h b
x
b ph
y
o
ph
xpx h
电子的单缝衍射实验
15
15
考虑衍射次级有 xpx h
可见衍射图样是由于到 达屏上各处的概率不同而 形成的。
70000
6
6
➢ 从波动的观点看：波的强度正比 7 于波的振幅的平方
➢ 从粒子的观点看：强度大处电子
到达该处的概率大
3000
➢ 电子在任意时刻在空间某处出现的概 率与电子波在该处的振幅平方成正比。 70000
概率是实数，又是正数，所以取 波函数的绝对值平方与之联系。
(3) 对宏观粒子，因 h 很小，xpx 0
可视为位置和动量能同时准确测量 .
17
17
对于微观粒子，h 不能忽略， x、px 不 能同时具有确定值 . 此时，只有从概率统计 角度去认识其运动规律 . 在量子力学中，将 用波函数来描述微观粒子.
不确定关系是量子力学的基础.
18
18
7
7
➢ 1926年波恩对波函数 提出了统计解释
任意时刻粒子在空间某 点出现的概率与在该处 粒子波函数绝对值的平 方成正比。
1954.Nobel Prize
8
8
2
表示粒子的概率密度，即在t时刻,在点 (x,y,z)附近单位体积内发现粒子的概率。
高二物理讲义7波粒二象性(学生版)
波粒二象性18年高考考纲要求：主题内容要求说明光电效应Ⅰ波粒二象性爱因斯坦光电效应方程ⅠⅠ.对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用。
与课程标准中的“了解”和“认识”相当。
一、能量量子化1.黑体和黑体辐射1.热辐射：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。
eg：太阳、白炽灯中光的发射注：物体在吸收电磁波的同时会反射电磁波，另外还会向外辐射电磁波。
（除光源外，我们所看到的物体的颜色就是反射光所致）2.黑体：物体可以完全吸收入射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫做绝对黑体，简称黑体。
3.理解：（1）热辐射除了与温度有关之外，还与材料的种类以及表面状况有关；黑体的辐射只温度有关。
（2）黑体是一个理想模型。
比如，在空腔壁上开一个小孔，射入小孔的电磁波在空腔内发生多次反射和吸收，最终不能射出空腔，这个小孔就视为绝对黑体。
（3）黑体不一定是黑色的，黑体自身可以有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉上的小孔。
另，太阳、白炽灯丝也可以视为黑体来处理。
4.黑体辐射的实验规律实验装置实验中将开有小孔的空腔视为黑体，使其恒温，测量从小孔中辐射出来的电磁波强度按波长的分布情况。
实验规律：1）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。
实验经历：1）维恩根据经典热力学得出一个半经验公式：维恩公式维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行2）瑞利和琼斯用能量均分定理和电磁理论得出瑞利—琼斯公式瑞利—琼斯公式在长波部分与实验结果比较吻合。
但在紫外区竟算得单色辐射度为无穷大—所谓的“紫外灾难”3）1900年德国物理学家普朗克在维恩位移定律和瑞利--琼斯公式之间用内插法建立了一个普遍公式——普朗克公式A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与黑体的温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C.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，与材料的种类及表面状况无关D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体对黑体的认识，下列说法正确的是（）1 A.B.C.D.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）23对于红、绿、蓝三种单色光，下列表述正确的是（4发光二极管，也就是普朗克的课堂首先在入射光的强度和频率不变的情况下，实验图像如上。
《波粒二象性》课件
德布罗意假说和实验验证
电子衍射验证实了电子的波动性。
总结
波粒二象性的发现和理解对科学和技术产生了广泛的影响，并推动了许多领域的发展。
1
波粒二象性的意义
揭示了微观世界的奇妙行为，并推动了量子力学的发展。
2
发展前景
随着科技的不断进步，对波粒二象性的研究仍在进行中，将继续为人类带来新的 发现。
《波粒二象性》PPT课件
# 波粒二象性PPT课件大纲 ## 简介 - 历史发展 - 波粒二象性的定义 - 应用领域 ## 光的波粒二象性 - 光的波动理论 - 光的粒子性质验证 - 双缝实验 ## 物质的波粒二象性 - 原子结构和波粒二象性 - 德布罗意假说和实验验证 - 电子衍射实验 ## 应用领域 - 电子显微镜 - X射线衍射
波粒二象性的定义
波粒二象性指的是光和物质既有粒子性也有波动性的性质。它们既可以表现出粒子特性（如位置和动量），也 可以表现出波动特性（如干涉和衍射）。
粒子性
可用于描述光和物质的位置 和动量。
波动性
可用于描述光和物质的干涉 和衍射现象。
波粒二象性的统一性
波粒二象性的性质并不互斥， 而是统一存在于光和物质的 微观领域中。
历史发展
自17世纪以来，科学家们一直在探索光和物质的本性。从牛顿的光粒子理论到普朗克的量子假设，波粒二象性 的研究经历了长期而精彩的发展。
1
牛顿的光粒子理论
认为光是由粒子组成的，即光粒子。
普朗克的量子假设
2
提出能量在一定量上是离散的，即量子
化。
3
法布里-珀罗实验
展示了光在干涉和衍射中表现出波动性。
应用领域
波粒二象性的研究对许多领域产生了深远的影响，并推动了许多重要的科学和技术进展。
第72讲光电效应波粒二象性(讲义)
第72讲光电效应波粒二象性目录复习目标网络构建考点一光电效应【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 与光电效应有关的五组概念对比知识点2 光电效应的研究思路知识点3 三个定量关系式知识点4 光电管问题【提升·必考题型归纳】考向1 光电效应方程的应用考向2 光电管问题考点二光电效应的四类图像【夯基·必备基础知识梳理】知识点光电效应的四类图像【提升·必考题型归纳】考向1 E Kν图像考向2 U cν图像考向3 IU图像考点三对波粒二象性、物质波的理解【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 波粒二象性知识点2 物质波知识点3 对光的波粒二象性的进一步理解【提升·必考题型归纳】考向1 德布罗意波长考向2 波粒二象性真题感悟1、理解和掌握光电效应的规律及光电效应方程。
2、理解和掌握光的波粒二象性。
光电效应波粒二象性光电效应1.光电效应规律2.光电效应方向3.光电管光电效应的图像1.E k -ν图像2.Uc-ν图像3.I-U 图像波粒二象性1.波粒二象性2.物质波考点一光电效应知识点1 与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。
光子是因，光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E＝hν。
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。
第3课时波粒二象性
＝
hν0＝
h
c λ0
＝
6.6×10
－34×430.00××1100－89
J＝4.95×10－19
J，大于铯和钙的逸出功．所以 A 选项正确．
2.如图 4 是某金属在光的照射下产生的
光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系图象．由图象可知 ( AB )
A．该金属的逸出功等于 E
B．该金属的逸出功等于 hν0 C．入射光的频率为 2ν0 时，产生的光电图4
效应，故选项 D 错．
答案 AB
• 如图15－1－2所示，使用强度相同的 连续光谱中的红光到紫光按顺序照射光电 管的阴极，电流表均有示数．在螺线管外 悬套一金属线圈，理论上的线圈中能产生 感应电流的是
()
• A．用紫光照射时
• B．用红光照射时
• C．改变照射光颜色的过程中
• D．均没有感应电流
• [解析] 使金属线圈中产生感应电流的条 件是通电螺线管的磁场发生改变，即螺线 管中的电流发生变化．由于光电管形成的 电流随照射光的频率变化而变化，而光的 颜色由频率决定，故选C.
答案 (1)0.6 eV (2)1.9 eV
规律总结 光电效应现象中射出的光电子具有一定 动能，因此易与电场、磁场相结合命制综合性较强 的试题．射出的光电子的动能是解决这类问题的重 要条件，可由爱因斯坦光电效应方程求得．
练习 1．下表给出了一些金属材料的逸出功.
材料
铯 钙 镁铍 钛
逸出功(10－19 J)
3.0 4.3 5.9 6.2 6.6
现用波长为 400 nm 的单色光照射上述材料，能产
生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量 h＝
6.63×10－34 J·s，光速 c＝3.0×108 m/s)
高二物理课件 波粒二象性
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统一性的基本公式， 1929年，De Broglie荣获Nobel 物理学奖。
Eh
＝h P
四、电子显微镜
阅读课本42页科学漫步回 答问题。
§17.4概率波
一、经典的粒子和经典的波
1、经典物理学中粒子运动的基本特征： 任意时刻具有确定的位置和速度。
h 6.6261034 焦 秒 M.Planck 德国人 1858－1947
物理难题：
1888年，霍瓦(Hallwachs)发现金属板被紫外光照射会放电。近10年以后（因为1897年， J.Thomson才发现电子）人们认识到那就是从金属表面射出的电子，这些电子被称作光 电子(photoelectron)，相应的效应叫做光电效应。
一、光电效应现象
在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。
发射出来的电子叫做光电子。
二、光电效应的实验规律
光线经石英窗照在阴极 阳 A 上，便有电子逸出---- 极
光电子。
光电子在电场作用下
形成光电流。
V
K阴
极
G
1、每种金属都存在截止频率（极限频率）γc ；
•当入射光频率 > c 时，电子才能逸出金属表面； •当入射光频率 < c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
频率为γ（高于铯的极限频率）的单色光照射阴极K，会
发现电流表指针有偏转。这时，若在a、b间接入直流电
源，a接正极，b接负极，并使a、b间电压从零开始逐渐
增大，发现当电压表的示数增大到2.1V时，电流表的示
数刚好减小到零。求：
单色光
6.3波粒二象性课件-高二下学期物理教科版选择性
例 2．对波粒二象性的理解，下列说法错误的是( ) A．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应从动量方面进一步揭示 了光的粒子性 B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量和动量跟 它所对应的波的频率和波长之间，遵从 ν＝hε和 λ＝hp的关系 C．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显 D．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则 它们的动能也相等
例1．(多选)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下 列说法中正确的是( )
A．无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，金属的逸出功都不变 B．只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将增加 C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大 D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短
光子能量为E2＝(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV<W0，该光子不能 使金属钠发生光电效应，可知有2种频率的光子能使金属钠产生光
电效应，C错误；－1.51 eV ＋0.85 eV＝－0.66 eV，可知氢原子不
能吸收该光子从n＝3能级跃迁到n＝4能级，D错误。]
B [氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时释放的光子能量最大，
频率也最大，能量为E1＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV，照 射逸出功为2.29 eV的金属钠，光电子的最大初动能为Ekm＝E1－W ＝9.8 eV，频率大的光子波长小，根据p＝ h 可知频率大的光子动量 大，A错误，B正确；氢原子从n＝3能级跃迁λ 到n＝2能级时释放的
答案
解析 光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应从动量方面进一步 揭示了光的粒子性，故 A 正确；德布罗意指出：实物粒子也具有波动性， 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，遵从关 系 ν＝hε和 λ＝hp，故 B 正确；光的波长越短，光的频率越大，根据 ε＝hν， 知光子的能量越大，波长越短，粒子性越明显，故 C 正确；如果一个电子 的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，根据 p＝hλ可知，它们的 动量相同，又因为中子和电子的质量不同，根据 Ek＝2pm2 可知，它们的动能 不相等，故 D 错误。本题选说法错误的，故选 D。
高二物理讲义7波粒二象性(教师版)
）黑体不一定是黑色的，黑体自身可以有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼实验装置实验中将开有小孔的空腔视为黑体，使其恒温，测量从小孔中辐射出来的电磁波强度按波长的分布情况。
实验规律：1）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。
实验经历：1）维恩根据经典热力学得出一个半经验公式：维恩公式维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行2）瑞利和琼斯用能量均分定理和电磁理论得出瑞利—琼斯公式瑞利—琼斯公式在长波部分与实验结果比较吻合。
但在紫外区竟算得单色辐射度为无穷大—所谓的“紫外灾难”3）1900年德国物理学家普朗克在维恩位移定律和瑞利--琼斯公式之间用内插法建立了一个普遍公式——普朗克公式A.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与黑体的温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C.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，与材料的种类及表面状况无关D.如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体对黑体的认识，下列说法正确的是（）1CA ．由于黑体自身辐射电磁波，所以看上去不一定是黑的，所以选项A 错误；2下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（A黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B、D错误．黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射，即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误A故选A．3对于红、绿、蓝三种单色光，下列表述正确的是（4发光二极管，也就是普朗克的课堂首先在入射光的强度和频率不变的情况下，实验图像如上。
如上图，用不同频率的光去照射阴极，结果是：频率越高，遏止电压如上图所示：不同金属的逸出功不同，使得截止频率也不相同；5在光电效应实验中，用频率为6已经发生了光电效应的条件下，下列说法正确的是（7关于光电效应，下列说法正确的是（8用绿光照射金属钾时恰能发生光电效应，在下列情况下仍能发生光电效应的是（9用波长为10如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上．当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转11分别用12美国物理学家密立根利用光电管对光电效应现象进行研究，得到金属的遏止电压时，对应的频率为截止频率，所以截止频率为：．13某种金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压的入射光需要照射一定的时间才能使金属发生光电效应对于同种金属，甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能在光电效应实验中，飞飞同学用一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系14乙甲，则波长用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应．从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的15D.如图甲所示，合上开关，用光子能量为16甲图所示电路给光电管所加电压为反向电压，由爱因斯坦光电效应方程可知：光电管阴极的的光照射阴极后放出的光电子的最大初动能为正向电压后，由动能定理可知，电子到达阳极的最大动能为赌徒爱因斯坦17科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与静止的电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电实验说明：（1）当光源很弱时，感光底片上的亮点显示出于光与感光底片的作用是量子化的，光是作为一个个粒子18下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是（19下列关于光的本性的说法中，正确的是（有关光的本性的说法正确的是（20 A.图象表明光具有粒子性B.图象表明光具有波动性C.用紫外光观察不到类似的图象D.实验表明光是一种概率波用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图21光及其应用>波粒二象性>能量量子化C紫外光是不可见光，所以直接用眼睛观察不到类似的图象，但是用感光胶片就能观察到类似现象．故C错误．科学态度与责任>科学本质光及其应用>波粒二象性>光的波粒二象性A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B.光的波动性是光子本身的一种属性，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，就不再具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显对光的认识，下列说法正确的是（）22ABDA．本题考查光的波粒二象性．光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A正确；B．光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，B正确；CD．粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C错误，D正确．故选ABD．德布罗意的一页纸论文德布罗意的父亲是法国的伯爵，原本是研究历史的他对于盛行的"光具有粒子性质"产生了浓厚的兴趣，他拜在郎之万的门下开始学习物理，五年很快过去，到了该交博士论文的时候。
波粒二象性 高中物理课件18-1
第1节 波粒二象性
第1节 波粒二象性
一、能量量子化
1.热辐射
笔记：热辐射
(1)定义：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)辐射物质的实质是电磁波，真空中电磁波的波长和频率关系满足：光速＝电磁波波长×
电磁波频率，即 c＝λν.对于电磁波来说，频率越高(即波长越短)，能量越高，反之越低.
会很明亮，如炼钢炉口上的小孔、一些发光体(如太阳、白炽灯丝)也被当作黑体来处理．
第1节 波粒二象性
一、能量量子化
3.黑体辐射规律的理解
笔记
(1)一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
(2)黑体是指只吸收而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，所以黑体
(3)特点：热辐射强度与温度有关.温度越高，辐射强度越高；温度越低，辐射强度越低.
(4)光谱：频率由低向高排列分别是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，红外线比红光的频率低，
紫外线比紫光的频率高，频率越高，能量越高.
第1节 波粒二象性
一、能量量子化
2.黑体与黑体辐射
笔记：黑体
检测物体的热辐射强度时，实际检测到的辐射强度为物体的辐射强度与物体反射环境的辐
外灾难”.
第1节 波粒二象性
一、能量量子化
4.能量子
笔记
(1)能量子
普朗克为了解释辐射规律，提出假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的
整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收这个最小能量值的整数倍，这个不
可再分的最小能量值叫做能量子．
能量子ε＝hν . h 是普朗克常量，ν是电磁波的频率． 普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为 6.626×10－34 J·s，请记忆它的单位和数
高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性课件新人教版选修3-
( ABC )
质量/kg 速度/m·s－1 波长/m
弹子球
2.0×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30
电子(100 eV) 9.1×10－31 5.0×106 1.2×10－10
无线电波(1
—
3.0×108 3.0×102
MHz)
A．要检测弹子球的波动性几乎不可能 B．无线电波通常只能表现出波动性 C．电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性 D．只有可见光才有波粒二象性
是在不同条件下的表现不同．
(2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行
为.
【例 1】 关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是 ( C)
A．波粒二象性指光有时表现为波动性较明显，有时表现为 粒子性较明显
B．光波频率越高，粒子性越明显 C．能量越大的光子，其波动性越显著 D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性
德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它
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．已知某种紫光的波长是 440 nm，若将电子加速，使它的德 布罗意波长是这种紫光波长的1104.求：
(1)电子的动量大小； (2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电 压的大小(电子质量 m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量 e＝1.6×10－ 19 C，普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取 1 位有效数字)．
【典例】 (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
( BCD) 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
波粒二象性02PPT课件
干涉图样的形成
干涉图样由光波的振幅和 相位差决定，不同的干涉 条件会产生不同的干涉图 样。
光波的衍射
光的衍射现象
当光波遇到障碍物或孔洞 时，光波会绕过障碍物或 孔洞边缘继续传播的现象。
衍射的类型
根据障碍物或孔洞的大小， 光的衍射可以分为夫琅禾 费衍射和光学仪器、 通信和信息处理等领域有 广泛应用。
光的偏振
光的偏振现象
光波的电矢量或磁矢量在某一方 向上振动，这种现象称为光的偏
振。
偏振光分类
根据电矢量的振动方向，偏振光可 以分为水平偏振光、垂直偏振光和 45度偏振光等。
偏振的应用
光的偏振现象在光学仪器、摄影和 显示技术等领域有广泛应用。
03
光子的粒子性
光子的能量
能量公式
E=hc/λ，其中E为光子的能量， h为普朗克常数，c为光速，λ为
波粒二象性02ppt课 件
• 波粒二象性简介 • 光波的波动性 • 光子的粒子性 • 实验验证波粒二象性 • 波粒二象性的应用
目录
01
波粒二象性简介
什么是波粒二象性
波粒二象性是指一个 粒子同时具有波动和 粒子的性质。
它挑战了经典物理学 中粒子与波动是两个 截然不同的实体的观 念。
这一特性由法国物理 学家路易·德布罗意在 1924年提出。
光的波长。
能量单位
光子的能量单位是电子伏特 （eV），常用于表示原子和分子
能级之间的跃迁能量。
光电效应
当光照射在物质表面时，物质可 以吸收光子能量并释放电子，这
一现象称为光电效应。
光子的动量
1 2
动量公式
p=h/λ，其中p为光子的动量，h为普朗克常数， λ为光的波长。
高中物理精品课件：波粒二象性
子的最大初动能Ek=⑦ 2 mev2 。
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三、光的波粒二象性与物质波
1.光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有① 波动 性。 (2)光电效应说明光具有② 粒子 性。 (3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的③ 波粒二象 性。
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2.物质波 (1)概率波 光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到 达概率④ 大 的地方,暗条纹是光子到达概率⑤ 小 的地方,因此 光波又叫概率波。 (2)物质波 任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对
由图线得到 的物理量
①极限频率:图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功:图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0=|-E|=E ③普朗克常量:图线的斜率k=h
①遏止电压Uc:图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im:电流的最大值 ③最大初动能:Ek=eUc
①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流Im ③最大初动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2
A.甲光的频率大于乙光的频率 B.乙光的波长大于丙光的波长 C.甲光、乙光波长相等 D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能 E.甲光对应的光电子最大初动能等于乙光对应的光电子最大初动能
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答案 BCE
解析
由eUc=
1 2
mvm2
=hν-W0知,入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越
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答案 ACE
解析 保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,单位时间内逸出的
光电子个数增加,则饱和光电流变大,故A正确。饱和光电流的大小与入
射光的频率无直接关系,故B错。由Ek=hν-W0,可知C正确。当入射光的
高中物理竞赛讲义-波粒二象性汇总
波粒二象性1.光的波粒二象性波动性：干涉、衍射、偏振粒子性：热辐射,光电效应,散射等 同时具有，不同时显现 2.德布罗意假设(1)假设：质量为m 的粒子，以速度v 运动时，不但具有粒子的性质，也具有波动的性质；粒子性：可用E 、P 描述νh mc E ==2,λh mv P ==波动性：可用νλ,描述22021βν-==h c m h m c ,vm h m v h 021βλ-==------－德布罗意公式(2)电子的德布罗意波长加速电势差为U ，则：20221m eU v ,eU v m ==Uem h eUm h v m h 122000⋅===λ nmU.2251=λ 如：nm .,V U 10150==λ（与x 射线的波长相当）)c m eU (eU hc 202+=λnmU.E E k 22510=⇒>>λ kk E hc E E =⇒>>λ03.德布罗意假设的实验验证德布罗意关于物质波的假设在微观粒子的衍射实验中得到了验证。
其中最有代表性的是电子散射实验、透射实验和双缝干涉实验。
这些实验有力地证明了德布罗意物质波假说的正确性。
实物粒子的衍射效应在近代科技中有广泛的应用，例如中子衍射技术，已成为研究固体微观结构的最有效的手段之一。
光学仪器的分辨率与波长成正比，而电子的德布罗意波长比光波长短很多，例如在10万伏的加速电压下，电子的波长只有0.004 m ，比可见光短10万倍左右，因而利用电子波代替光波制成电子显微镜就可以有极高的分辨本领。
现代的电子显微镜不仅可以直接看到如蛋白质一类的大分子，而且能分辨单个原子的尺寸，为研究物质结构提供了有力的工具。
(1) 电子散射实验电子散射实验的典型代表是戴维孙－革末实验。
1927年戴维孙和革末用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。
电子经晶格散射后在某一特定方向衍射极大，这一结果与X 射线散射相似，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。
波粒二象性资料课件
双缝干涉实验中，单色光通过两个相距较近的小缝隙后，会在屏幕上形成明暗相 间的干涉条纹。这一现象表明光具有波动性，能够像水波一样发生干涉。通过测 量干涉条纹的间距和缝隙的宽度，可以计算出光的波长和波速。
单光子干涉实验
总结词
单光子干涉实验是研究单个光子行为的实验，通过观察单个光子通过双缝后的干涉现象，进一步揭示了量子世界 的神秘特性。
光的波粒二象性的数学描述
光具有波粒二象性是指光既表 现出波动性质，又表现出粒子 性质。
光的波动性可以通过麦克斯韦 方程组描述，而光的粒子性则 可以通过光子概念描述。
光子是光的能量单位，它的能 量与光的频率成正比，与波长 的倒数成正比。
光的波粒二象性与量子纠缠
光的波粒二象性是量子力学中的基本原理之一，它表明光既具有波动性质又具有粒 子性质。
分发和量子隐形传态等。
量子物理学的实验验证与理论发展
实验验证
随着实验技术的发展，我们能够更精 确地观测和验证量子现象，包括波粒 二象性。例如，利用超冷原子和光晶 格等实验装置，可以模拟和验证量子 力学的基本原理。
理论发展
随着量子计算和量子通信等技术的发 展，我们需要进一步发展量子理论， 以更好地解释和预测新现象。这包括 对量子力学的诠释、量子场论和量子 引力等领域的深入研究。
波粒二象性的含 义
01
光同时具有波动和粒子两种属性， 这两种属性在一定条件下可以相 互转化。
02
光的波粒二象性是量子力学的基 本原理之一，是理解微观世界的 基本出发点。
03 实验证据与现象
双缝干涉实验
总结词
双缝干涉实验是证明光具有波动性的经典实验，通过观察光束通过双缝后的干涉 现象，可以直观地展示波粒二象性的特点。
波粒二象性ppt课件高中
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CHAPTER 06
课堂互动与思考
关于波粒二象性的思考题
思考题1
请解释什么是波粒二象 性，并给出生活中的一 个实例。
思考题2
光的波粒二象性是如何 通过双缝干涉实验得到 验证的？
思考题3
为什么说波粒二象性是 微观粒子的一种基本属 性？
关于量子力学的思考题
思考题1
01
量子力学的基本假设是什么？请简述。
01
02
03
04
波粒二象性的发现对现代科技 的发展产生了重要的影响和推
动。
在通信领域，这一理论的应用 推动了量子密码学的发展，为 信息安全提供了更可靠的保障
。
在医学领域，例如在放射影像 学中，这一理论的应用使得医 生能够更准确地诊断和治疗疾
病。
在能源领域，例如在太阳能电 池中，这一理论的应用提高了
光电转换效率。
电子干涉实验
1927年，美国物理学家克林顿·戴维在贝尔实验 室进行了电子干涉实验，证实了电子具有波动性 质。
晶体衍射实验
1927年，英国物理学家约翰·贝尔特在剑桥大学 进行了X射线晶体衍射实验，证实了X射线具有波 动性质。
中子干涉实验
1955年，美国物理学家雷纳德·莱昂斯进行了中 子干涉实验，进一步证实了所有微观粒子都具有 波粒二象性。
光的波粒二象性的实验验证
双缝干涉实验
通过双缝干涉实验可以观察到明 暗相间的干涉条纹，证明光具有
波动性。
光电效应实验
光电效应实验中，当光照射在金 属表面时，金属内部的电子会被 光子激发出来形成电流，从而证
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【基本概念和原理】
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性，光电效应和康普顿效应表明光具有性，即光具有性。
2、光子的能量和动量关系式
（1）关系式：ε= 和p=
（2）意义：能量ε和动量p是描述物质的性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的性的典型物理量。
因此ε=hν和p=h/λ揭示了光的性和性之间的密切关系。
二、概率波
1、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的性质。
光子在空间出现的概率可以通过确定，所以，光波是一种概率波。
2、对光的干涉现象的解释
光的干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映，概率大的地方落下的光子，形成，概率小的地方落下的光子，形成。
【重要知识点掌握】
一、光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性．
实验：用微弱的光照射双缝，并使光通过双缝到达光屏(感光胶片)，在照射时间不太长的情况下，胶片上的点迹是随机、散落而且是毫无规律的．这个事实说明了光是“一份一份”的粒子．
1、光是粒子(光子)．
2、光是一种波．
对于随机散落的光子，随着照射时间的延长，胶片上的痕迹表现出光在某个区域落脚的可能性较大，而在另一些区域分布较少的规律性分布。
该分布的情况恰好与用强光照射(此时可认为光是连续的)形成干涉条纹的情况相吻合，这种规律性与波动的规律一致．所以我们说光是一种波．
3、分立性与连续性是相对的．
光子的行为服从统计规律．干涉加强处表示光子到达的数目多，从统计的观点来看就是光子在该处出现的概率大，干涉减弱处表示光子到达的数目少，也就是光子在该处出现的概率小．这种概率的大小服从波动规律，因此我们把光波叫做概率波．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。
4、光是一种概率波。
概率波和机械波有什么不同？
机械波在介质中传播，光波可以在真空中传播，不需要介质。
比如绳波在绳中传播，是靠一部分对另一部分的作用来使振动传播开去的。
但是，我们能不能这样设想，相邻的光子之间也有一种相互作用从而形成光波呢？
课本已有实验证明了不是这个原因。
当每次只让一个光子通过狭缝时，仍然会出现相同的实验结果。
5.波动性不是光子之间的相互作用的结果；波动性是光子的一种固有属性。
光波确实和机械波不同，但非常奇妙的是，在光的干涉中那些出现明条纹的地方和利用机械波的干涉公式计算的结果刚好又是相符的，即光子在空间各点出现的可能性的大小，可以用波的规律来描述。
从这个意义上说，我们说光是一种波。
但光的干涉图景实际上并非是水波那样波峰与波峰叠加、波峰与波谷叠加的图景，明条纹只是光子到达概率大的地方。
尽管这些让人觉得不可思议，但这是实验事实，我们必须接受。
归纳：光具有波动性也具有粒子性，但它既不是宏观概念中的波，也不是宏观概念中的粒子。
二、建立模型是科学研究的需要.模型的正确与否要看其能否正确反映研究对象的客观规律．
对微观领域不能抱着宏观的、固有的模式去理解，而应建立一个全新的模型．只要该模型能正确地代表研究对象，很好地解释其现象和规律，则可承认其正确性．光的波粒二象性正是这样一个“古怪”而被事实证明是正确的模型．
小结
光的波动性不同于宏观的波。
光是概率波，波动性是光子的固有属性；宏观的波是介质质点间的相互作用产生的；
光子的运动轨迹是不确定的，这与宏观的粒子显然不同。
在光子数目少、照射时间短、波长小、频率大时，光的粒子性显著；
在光子数目多、照射时间长、波长大、频率小时，光的波动性显著。
【强化训练】
一、对光的波粒二象性的理解
例题1：下列对于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样是一种波
C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
D大量光子的行为往往表现出粒子性
E．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E=h v中，频率v仍表示的是波的特性
跟踪训练
★1．有关光的本性的说法正确的是（）
A. 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”，它们都圆满地
说明了光的本性
B. 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
C. 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
D. 在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝则显出波动性，如果光只通过一个缝则显出粒子性
★2．下列现象说明光具有波粒二象性的是（）
A．光的偏振和干涉 B．光的衍射和干涉
C．光的干涉和光电效应 D．光的衍射和康普顿效应
二、弱光实验理解概率波
例题2：在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95％以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子（）
A一定落在中央亮纹处 B可能落在其他亮纹处
C不可能落在暗纹处 D落在中央亮纹处的可能性最大
跟踪训练
★1．用单色光做双缝干涉实验,P处为亮条纹,Q处为暗条纹，不改变单色光的频率，而调整光源使其极微弱，并把单缝调至只能使光子一个一个地过去，那么过去的某一光子（）
A一定到达P处 B一定到达Q处
C可能达到Q处 D都不正确。