高中物理全套讲义选修3-5 第3讲 波粒二象性(拔高版) 学生版讲义
教科版高中物理选修3-5课件第四章波粒二象性第3节光的波粒二象性第4节实物粒子的波粒二象性第5节不确定关系
解析：选CD.根据光的概率波的概念，对于一个 光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概 率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以 上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在 暗纹处，只不过落在暗纹处的概率很小而已， 故只有C、D正确．
A．①②③对
C．①③④对D．②③④对
B．①②④对
答案：A
三、对德布罗意物质波的理解 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． 2．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处
出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点
第3节 光的波粒二象性
第4节 实物粒子的波粒二象性
第5节 不确定关系
课标定位 课前自主学案 第 5 节
Байду номын сангаас
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
课标定位
1.知道康普顿效应，理解康普顿效应实验现象． 2．知道光具有波粒二象性，且光是概率波． 3．理解德布罗意物质波假说，知道一切实物粒子都 具有波粒二象性． 4．理解不确定关系，了解不确定关系在微观世界与 宏观世界中的不同作用．
子性，大量光子表现出光的波动性．如果时间 足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子 的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射
图样，A、D选项正确．单个光子通过狭缝后，
路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射
图样，B、C选项错．
【答案】 AD
变式训练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
【教科版选修3-5】高中物理：第四章《波粒二象性》章末整合ppt课件
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3．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、
太阳，都有一种波和它对应，波长(物质波的波长)λ＝hp. 物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指 粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的．
2020/7/22
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【例5】 现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，
下列事实中突出体现波动性的是
B．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子
C．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一
份叫做一个光量子，简称光子
D．光子的能量跟光的频率成正比
答案 CD
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解析 根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份 一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒 说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的 电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表 面，成为光电子，故A、B选项错误，C选项正确；由ε＝hν知， 光子能量ε与其频率ν成正比，故D选项正确．
D．1.2×1015 Hz
答案 B
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解析 由爱因斯坦光电效应方程得 hλc ＝Ek＋A，而金属的逸
出功 A＝hνc，由以上两式得，钨的极限频率为：νc＝λc －Ehk＝
7.9×1014 Hz，B 项正确．
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针对训练 (2014·江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为
出的光子数为 n，灯泡电功率为 P，则 n＝kEP，式中 k＝5 %
是灯泡的发光效率．联立两式得 n＝kPhcλ，代入题给数据
得
2020/7/22
n＝1.4×1019(个)．
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二、光电效应的规律和光电效应方程
物理教科版选修3-5课件：第4章 波粒二象性 3
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
2.足够能量的光在传播时，表
现出波的性质
光电效
1.当光同物质发生作用时，
光的 应、康
粒子性 普顿效
这种作用是“一份一份”进 1.粒子的含义是“不连续”、
行的，表现出粒子的性质 示出光的粒子性 “一份一份”的 2.少量或个别光子清楚地显 2.光子不同于宏观观念的粒子
解析
答案
总结提升
根据光子理论运用能量守恒和动量守恒解释康普顿效应，不仅验证了 光子理论，而且也说明了微观领域的现象也严格遵循能量守恒和动量 守恒定律.
二、对光的波粒二象性的理解
实验基础 表现 1.光是一种概率波，即光子在 光的波 动性 空间各点出现的可能性大小 干涉和衍射 (概率)可用波动规律来描述 说明 1.光的波动性是光子
的强度代表着光子在该处出现概率的大小.
题型探究
一、对康普顿效应的理解
例1 康普顿研究X射线经物质散射的实验，进一步证实了爱因斯坦的 光子概念.康普顿让一束X射线投射到一块石墨上发生散射，测定不同散 射方向上X射线的波长情况.结果在散射的各个方向上测到了波长比原来 更长的X射线.这种改变波长的散射实验被称为康普顿效应.试用光子的概 念和能量守恒的概念解释这种波长变长的现象. 答案 见解析
二、光的波粒二象性 导学探究 人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如： 光的单缝衍射实验(图A) 光电效应实验(图C) 光的双孔干涉实验(图B) 光的薄膜干涉实验(图D)
康普顿效应实验等等.
(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？
答案
(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？
【人教版高中物理选修3-5】第17章波粒二象性课件
紫
普朗 克线
外 灾 难
瑞利--金斯线
维恩线
o1 2 3 4 5
6 78
/μm
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
3.能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看
作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但
是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状
态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可
第17章 波粒二象性
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观 念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复 归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚 定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。
1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
他的墓碑上只刻着他的姓名和
h 6.6261034 焦 秒
人教版高中物理选修3-5
人教版高中物理选修3-5
第17章 波粒二象性
普朗克的能量子假说和黑体辐射公式
1.黑体辐射公式 1900.10.19 普朗克在德国 物理学会会议上提出一个 黑体辐射公式
M
(T )
2πh c2
3
eh / kT
1
h 6.551034 Js
M.Planck 德国人 1858－1947
人教版高中物理选修3-5
固体在温度升高时颜色的变化
800K
1000K
1200K
1400K
人教版高中物理选修3-5
一、 热辐射及其特点
1. 热辐射
第17章 波粒二象性
由于分子热运动导致物体辐射电磁波 温度不同时 辐射的波长分布不同
例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
这种与温度有关的辐射 称为热辐射 热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程
高中物理新课标版人教版选修3-5精品：17.0《波粒二象性》PPT课件
-
30
1.光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变, 这种现象叫做光的散射
2.康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现 散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线 波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入 射线波长 和散射物质都无关。
-
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
j =0O j =45O
散射中出现 ≠0 的现象，称
为康普顿散射。 康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 。
j =90O
2.新波长 随散射角的增大
而增大。波长的偏移为
0
0 j =135O
λ 0.700
0.750
o
波长 （A）-
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光子理论对康普顿效应的解释 康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的 结果，具体解释如下：
4.从光电效应方程中，当初动能为零时， 可得极极限频率：
-
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爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并 未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波 动理论。
4.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效 应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的 值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论 的正确。
高中物理新课标版人教版选修3-5精品课件：17.0《波粒二象性》(PPT课件可以编辑)
比入射线波长更长嘚射线，其波长嘚改变量与散射角有关，而与入射线波长 和散射物质都无关。
一.康普顿散射嘚实验装置与规律：
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探 测 器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪
3.爱因斯坦嘚光量子假设
1.内容 光不仅在发射和吸收时以能量为h 嘚微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 嘚光是由大量能量为 =h 光子组成嘚粒子流，这些光子沿光嘚传播方向以光速 c 运动。
2.爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中嘚电子吸收了光子嘚能量，一部分消耗在电子逸出功A，另一部分变为光电子逸出后 嘚动能 Ek 。由能量守恒可得出：
由于爱因斯坦提出嘚光子假说成功地说明了光电效应嘚实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦由于对光电效应嘚理论解释和对理论物 理学嘚贡献获得1921年诺贝尔物理学奖
密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名 嘚油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝 尔物理学奖
。
4.光电效应在近代技术中嘚应用
律嘚艰辛与喜悦。 【重点难点】 1、重点：光电效应嘚实验规律 2、难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义
物理难题：1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一充负电嘚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 ，此时，人们认识到那就是从金属表面射出嘚电子，后来，这些电子被称作光电 子(photoelectron)，相应嘚效应叫做光电效应。人们本着对光嘚完美理论（光嘚波动性、电磁理论）进行解 释会出现什么结果？
鲁科版选修(3-5)高二物理第3节课件：实物粒子的波粒二象性
鲁科版选修(3-5)高二物理第3节课件：实物粒子的
波粒二象性
导读：本文鲁科版选修(3-5)高二物理第3节课件：实物粒子的波粒二象性，仅供参考，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。
鲁科版选修(3-5)第3节《实物粒子的波粒二象性》ppt 引言:半经典半量子的玻尔理论存在局限,看来是建立新理论的候了,但新理论是什么呢?
19 世纪后半期，电磁理论成功地解释了光的干
涉、衍射、偏振等现象，建立了光的波动图象, 但到了廿世纪初，人们为解释光电效应、康普顿效应，又不得不将光当作微粒来处理。
尤其爱因斯坦提出了光子的概念，建立了的关系后，更使人认识到光是具有波粒二象性的东西。
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高考物理总复习 第2节 波粒二象性课件(选修3-5)
波粒二象性
光电效应及其规律
[必备知识] 1．光电效应现象 在光的照射下，金属中的_电__子__从表面逸出的现象，发射出 来的电子叫_光__电__子__。
2．光电效应的产生条件 入射光的频率_大__于__金属的极限频率。
完整版ppt
1
3．用光电管研究光电效应 (1)电路如图2－1所示。
图2－1
完整版ppt
4
[典题例析]
(2014·徐州模拟)入射光照射到某金属表面上发生光电效应，
若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则
()
A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将
明显增加
B．逸出的光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．有可能不发生光电效应
完整版ppt
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光电效应实验装置示意如图 2－3。用频率为 ν 的普通光源照
射阴极 K，没有发生光电效应。换用同样频率 ν 的强激光照射阴
极 K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压 U，即将阴极
K 接电源正极，阳极 A 接电源负极，在 KA 之间就形成了使光电
子减速的电场，逐渐增大 U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好
答案：AD
完整版ppt
10
2．(2014·江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73×1014Hz 和
5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效
应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的
光电子具有较大的
()
A．波长
B．频率
C．能量
D．动量
完整版ppt
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解析：金属的逸出功 W＝hν0，根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝ hν－W 可知，从金属钾表面飞出的光电子的最大初动能较金属 钙的大，金属钙表面飞出的光电子能量 E 小，因 λ＝hEc，所以从 钙表面逸出的光电子具有较大的波长，选项 A 正确。
人教版高中物理选修3-5课件：本章整合17 波粒二象性(共31张PPT)
理解光的波粒二象性应注意以下几个方面： 1．大量光子产生的效果容易显示出波动性，比如干涉、衍 射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射 条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果容易显示出粒 子性，如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫 无规律的光点，粒子性充分体现；但是如果微弱的光在照射时 间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规 律性，倾向于干涉、衍射的分布规律．这些实验为人们认识光 的波粒二象性提供了良好的依据．
5．由Ek－ν图象可以得到的物理量 (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轴交点的纵坐标的值W0＝E. (3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.
用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到 光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．则这两种光 ( )
A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大 B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大 C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大 D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
【答案】
BC
研究光电效应规律的实验装置如图所示，光电管的阴极材 料为金属钾，其逸出功为W0＝2.25 eV，现用光子能量为10.75
eV的紫外线照射光电管，调节变阻器滑片位置，使光电流刚好 为零．求：
(1)电压表的示数是多少？ (2)若照射光的强度不变，紫外线的频率增大一倍，阴极K 每秒内逸出的光电子数如何变化？到达阳极的光电子动能为多 大？ (3)若将电源的正负极对调，到达阳极的光电子动能为多 大？
4.入射光强度指的是单位时间内入射到金属表面垂直光传 播方向上单位面积上的光子的总能量，在入射光频率ν不变时， 光强正比于单位时间内照到金属表面单位面积上的光子数，但 若入射光频率不同，即使光强相同，单位时间内照到金属表面 单位面积上的光子数也不相同，因而从金属表面逸出的光电子 数也不相同(形成的光电流也不相同)．
高中物理选修3-5《波粒二象性》教学课件(全章)
EKm只与频率有关，而 与强度无关。 光电效应是瞬时效应。 饱和光电流与入射光 的强度成正比。
经典理论只能解释第4条规律。
四、爱因斯坦的光子说
1、内容：光不仅在发射和吸收时能量是 一份一份的，而且频率为γ的光本身是由 大量能量为hγ的光（量）子组成的，这 些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。 2.爱因斯坦光电效应方程
爱因斯坦由于对光电效 应的理论解释和对理论 物理学的贡献获得1921 年诺贝尔物理学奖
。
密立根由于研究基本电荷和 光电效应，特别是通过著名 的油滴实验，证明电荷有最 小单位。获得1923年诺贝尔 物理学奖
密立根的实验的目的是：测量金属的遏止电 压UC与入射光频率γ，由此算出普朗克常数h。 UC/V
表明锌板在紫外线照射下失去电子而带正电。
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 上，便有电子逸出---光电子。
阳 极
A
K
阴 极
光电子在电场作用下
形成光电流。
V
G
1、每种金属都存在截止频率（极限频率）γc ；
这两朵乌云是指什么呢？
一朵与黑体辐射有关，
另一朵与迈克尔逊实验有关。 事隔不到一年(1900年底)，就从第一朵乌 云中降生了量子论，紧接着(1905年)从第二朵 乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻 底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。 正可谓“山重水复疑无路, 柳暗花明又一村
§17.1能量量子化： 物理学的新纪元
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，那么在实物的理论中，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，而过分忽略了波的现象呢”于是他提出假设 “实物粒子也具有波动性”。
高中物理选修3—5第十七章 波粒二象性 第3节 粒子的波动性 第4节 概率波 第5节 不确定关系 (共28张PPT)
•光子落在各点的概率是不一样的。光子落在明处 的概率大，落在暗处的概率小
• 5.光波是一种（概率波 ） • 德布罗意波也是一种 （ 概率波 ）
二.结论
• 光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确 定，所以从光子的概念上看，光波是一种概率 波。德布罗意波也是概率波
xp h 4π
• 海森伯的不确定关系说明
1.微观粒子的坐标测得愈准确 ( x 0 ) ，
动量就愈不准确 ( px ) ；
2.微观粒子的动量测得愈准确
坐标就愈不准确 ( x ) 。
(
px
0
)
，
• 但这里要注意，不确定关系 • 不是说微观粒子的坐标测不准； • 也不是说微观粒子的动量测不准； • 而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。
是不是把粒子方面的图象想得太多而忽视了波的现象？”
345..德德德布布布罗罗罗意意意波根波长据的公类概式比念的? 方=法提h出假设(实=物hp 粒子也具有波)动性
• 这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波 ( 物质
波)，其波长 称为德布罗意波长。
•电子动能 Ek = 100 eV.子弹动量 p = 6.63×106kg·m·s-1,
此后，人们相继证实了原 子、分子、中子等都具有波动 性。
1961年琼森（Claus Jönsson）将一束电子加速到 50 Kev， 让其通过一缝宽为 a = 0.510-6 m，间隔为 d = 2.010-6 m 的双 缝，当电子撞击荧光屏时，发现了类似于双缝干涉实验结果。
结论：
把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
2018高二物理 选修3-5课件 第十七章 波粒二象性 第3节
课堂情景切入
如图所示是一台电子显微镜， 竖直圆筒的上、下两端分别装着负 极和正极，电压可高达1×106V。它 的分辨本领很高，可以看清大小为 0.2nm的物体。
你知道电子显微镜的分辨本领 与哪些因素有关吗？
知识自主梳理
光的波粒二象性
1.光的本性 (1)19世纪初托马斯·杨、菲涅耳、马吕斯等分别观察到了 光的_干__涉__、_衍__射__和偏振现象。 (2)19世纪60年代和80年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论上 和实验上确认了光的__电__磁__波__本质。 (3)光电效应和康普顿效应揭示了光的__粒__子__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。
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。
高中物理全套讲义选修3-5 第3讲 波粒二象性(中档版) 学生版讲义
波粒二象性一、光的电磁理论1．光是一种电磁波⑴ 光具有波的特性，在同一介质中光速v 、波长λ和频率ν之间满足：v λν=。
（请注意分清v 和ν这两个易混的字母）⑵ 在可见光中，各色光频率的大小关系是：ννννννν红绿橙黄青蓝紫＜＜＜＜＜＜。
典例精讲【例1.1】（2019春•南关区校级月考）光的 现象和光的 现象证明光是一种波，光的 现象证明光是横波。
2．介质对光速的影响⑴ 光在真空中的速度：83.010m/s c =⨯。
⑵ 光在不同的介质中的速度 由cn v =可知，介质的折射率越大，光速越小。
⑶ 不同色光在同一介质中的速度由三棱镜光的色散实验可知，同一介质对紫光的折射率最大，红光的最小。
再由cn v =得到，在同一介质中有：v v v v v v v 红绿橙黄青蓝紫＞＞＞＞＞＞。
二、光的粒子1．光电效应如图所示，把一块锌板连接在验电器上，手触锌板使验电器指示归零。
用紫外线照射锌板，发现验电器的指针张开。
物理学家赫兹（德国）、勒纳德（德国）、汤姆孙（英国）等相继进行了实验研究，证实了这样一个现象：照射到金属表面的光，能使金属表面的电子从表面逸出。
这个现象称为光电效应，这种电子常被称为光电子。
⑴ 光电效应实验规律① 任何一种金属，都有一个截止频率c ν，也称极限频率。
入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。
② 逸出光电子的动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
入射光的频率越大，逸出光电子的动能就越大。
③ 对于一定颜色的光（c νν>），入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
④ 无论入射光（c νν>）怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。
⑵ 光电效应与经典电磁理论的冲突① 按照光的电磁理论，光是电磁波，是变化的电场与变化的磁场的传播。
入射光照射到金属上时，金属中的自由电子受变化电场的驱动力作用而做受迫振动，增大入射光的强度，光波的振幅增大，当电子做受迫振动的振幅足够大时，总可以挣脱金属束缚而逸出，成为光电子，不应存在极限频率。
高中物理 第17章 波粒二象性 3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5
对物质波的认识
1．两类物质 物理学把宇宙中的物质分为两大类：一类是分子、原子、 电子、质子及由这些粒子所组成的物体，另一类是场，如电场 、磁场等，它们虽不是由微观粒子构成的，却是客观存在的特 殊物质． 2．物质波(德布罗意波) (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，如子弹飞行的波长约10－34 m.
解析：19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉 、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释．但到了19世 纪末又发现了光的新现象——光电效应，这种现象波动说不能解 释，证实光具有粒子性．因此，光既具有波动性，又具有粒子 性，但不同于宏观的机械波和机械粒子．波动性和粒子性是光 在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不 同属性，我们无法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．
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休息一 看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对身体
解析：光既具有波动性又具有粒子性，故具有波粒二象性 .故A错误；光电效应现象中能产生光电子，但不是光子转化为 电子.故B错误；光的干涉现象和光的衍射现象说明光具有波动 性.故C错误；光电效应现象说明光具有粒子性，故D正确.
复习课件
高中物理 第17章 波粒二象性 3 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5
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3 粒子的波动性
细心的同学会发现，街道两侧路灯的开、关时间并不是固 定的：天气晴朗时，路灯亮得晚；天气阴沉时，路灯亮得早． 其实这是光电效应在自动控制中的应用，这其中的核心部件是 光电管(其原理是光电效应)．图甲所示的是路灯自动控制的模 拟电路，A为光电管，B为继电器，C为照明电路，D为路灯． 请连成正确的电路，达到“日出路灯熄，日落路灯亮”的效果 ．
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波粒二象性
一、光的电磁理论
1．光是一种电磁波
⑴ 光具有波的特性，在同一介质中光速v 、波长λ和频率ν之间满足：v λν=。
（请注意分清v 和ν这两个易混的字母）
⑵ 在可见光中，各色光频率的大小关系是：ννννννν红绿橙黄青蓝紫＜＜＜＜＜＜。
2．介质对光速的影响
⑴ 光在真空中的速度：83.010m/s c =⨯。
⑵ 光在不同的介质中的速度 由
c
n v =可知，介质的折射率越大，光速越小。
⑶ 不同色光在同一介质中的速度
由三棱镜光的色散实验可知，同一介质对紫光的折射率最大，红光的最小。
再由
c
n v =得到，在同一介质中有：v v v v v v v 红绿橙黄青蓝紫＞＞＞＞＞＞。
二、光的粒子
1．光电效应
如图所示，把一块锌板连接在验电器上，手触锌板使验电器指示归零。
用紫外线照射锌板，发现验电器的指针张开。
物理学家赫兹（德国）、勒纳德（德国）、汤姆孙（英国）等相继进行了实验研究，证实了这样一个现象：照射到金属表面的光，能使金属表面的电子从表面逸出。
这个现象称为光电效应，这种电子常被称为光电子。
⑴ 光电效应实验规律
① 任何一种金属，都有一个截止频率c ν，也称极限频率。
入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。
② 逸出光电子的动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
入射光的频率越大，逸出光电子的动能就越大。
③ 对于一定颜色的光（c νν>），入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
④ 无论入射光（c νν>）怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。
⑵ 光电效应与经典电磁理论的冲突
① 按照光的电磁理论，光是电磁波，是变化的电场与变化的磁场的传播。
入射光照射到金属上时，金属中的自由电子受变化电场的驱动力作用而做受迫振动，增大入射光的强度，光波的振幅增大，当电子做受迫振动的振幅足够大时，总可以挣脱金属束缚而逸出，成为光电子，不应存在极限频率。
② 按照光的电磁理论，光越强，光子的初动能应该越大。
③ 按照光的电磁理论，光电子的产生需要较长的时间而不是瞬间。
⑶ 光子说
① 在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量与光
的频率成正比，即h εν=，其中普朗克常量346.62610J s h -=⨯⋅。
② 光子说对光电效应的解释：
(a) 光子的能量只与光的频率有关，电子吸收到光子的频率越大，获得的能量也就越多。
当能量足以使电子摆脱金属的束缚时，它就从金属表面逸出，成为光电子，因而存在一个截止
频率c ν。
(b) 根据能量守恒定律，逸出光电子的最大初动能：k 0E h W ν=-。
这就是著名的爱因斯坦光电效应方程，0W 为金属的逸出功。
(c) 入射光越强，单位体积内的光子数就越多。
光子数越多，单位时间内从金属表面逸出的光电子数也就越多。
(d) 电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，因此光电效应几乎是瞬时发生的。
典例精讲
【例1.1】（2019春•锦州期末）关于近代物理，下列叙述正确的是（ ）
A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在
B ．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
C ．镭226变为氡222的半衰期是1620年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短
D ．结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
【例1.2】（2019春•潮州期末）某单色光照射金属表面时，没有发生光电效应，欲使该金属发生光电效应，应该选择（ ）
A ．增加照射时间
B ．改用波长更长单色光照射
C ．增大该单色光的强度
D ．改用频率更高的单色光照射
【例1.3】（2019•沈河区校级四模）下列说法正确的是（ ）
A ．电子的发现使人们认识到原子核是可分的
B ．天然放射现象使人们认识到原子是可分的
C ．卢瑟福猜想原子核内存在中子，他的学生查德威克通过实验证实了这个猜想
D ．光电效应中从金属表面逸出的光电子是从原子核中出射的
2．康普顿效应
⑴ 光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。
⑵ 康普顿效应
1918~1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X 射线的散射时，发现在散射的X 射线中，除了与入射波长0λ相同的成分外，还有波长大于0λ的成分，这个现象叫做康普顿效应。
康普顿的学生，中国留学生吴有训测试了多种物质对X 射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。
⑶ 康普顿效应与经典电磁理论的冲突
按照经典电磁理论，由于光是电磁振动的传播，入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光。
散射光的频率应该等于带电粒子受迫振动的频率，也就是入射光的频率，因而散射光的波长与入射光的波长应该相同，不会出现0λλ>的散射光。
经典理论与实验事实又一次出现矛盾。
⑷ 光子模型对康普顿效应的解释
康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。
基本思想是：X 射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动量，X 射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒和动量守恒定律，求解这些方程，可以得出散射光波长的变化值λ∆。
理论结果与实验符合得很好。
⑸ 光子的动量：h
p λ=
典例精讲
【例2.1】（2019春•桥东区校级月考）美国物理学家康普顿在研究石墨对X 射线的散射时，用X 光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X 光的运动方向也会发生相应的改变。
下图是X 射线的散射示意图，下列说法中正确的是（ ）
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大
B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量
C．X光散射后与散射前相比，速度将会变小
D．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变
【例2.2】（2019春•广南县校级月考）1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大。
下列说法中正确的是（）A．有些X射线的能量传给了电子，因此X射线的能量减小了
B．有些X射线吸收了电子的能量，因此X射线的能量增大了
C．X射线的光子与电子碰撞时，动量守恒，能量也守恒
D．X射线的光子与电子碰撞时，动量不守恒，能量守恒
【例2.3】（2019•海淀区模拟）康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向运动，并且波长（填“不变”“变小”或“变长”）。
三、波粒二象
1．光的波粒二象性
光的干涉、衍射、偏振现象和光的电磁理论，证明光具有波动性；光电效应现象和光子说证明光具有粒子性。
无法用其中的一种性质解释所有光现象，所以认定光既有粒子性，又有波动性，即具有波粒二象性。
当研究个别光子的行为时，呈现的是粒子性；当研究大量光子的连续行为时，呈现的是波动。