(全國通用版)2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第3節(jié) 粒子的波動性課件 新人教版選修3-5.ppt

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1、第十七章,波粒二象性,第三節(jié)粒子的波動性,學(xué) 習(xí) 目 標(biāo),知 識 導(dǎo) 圖,,課 前 預(yù) 習(xí),1光的本性 (1)19世紀(jì)初托馬斯楊、菲涅耳、馬呂斯等分別觀察到了光的________、________和偏振現(xiàn)象。 (2)19世紀(jì)60年代和80年代,麥克斯韋和赫茲先后從理論上和實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)了光的__________本質(zhì)。 (3)光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)揭示了光的__________。,知識點(diǎn) 1,光的波粒二象性,干涉,衍射,電磁波,粒子性,波動性,衍射,粒子性,光電效應(yīng),粒子性,波動性,波粒二象性,2光子的能量和動量 (1)能量:______; (2)動量:p______。 3意義,h,粒子,波動,h,能

2、量和動量p是描述物質(zhì)的________性的重要物理量;波長和頻率是描述物質(zhì)的________性的典型物理量。因此______和p______揭示了光的粒子性和波動性之間的密切關(guān)系。,1德布羅意波 任何一種實(shí)物粒子都和一個(gè)波相聯(lián)系,這種波被稱為德布羅意波,也叫________波。 2物質(zhì)波的波長和頻率 波長公式______,頻率公式______。,知識點(diǎn) 2,粒子的波動性,物質(zhì),3物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (1)實(shí)驗(yàn)探究思路 干涉、衍射是______特有的現(xiàn)象,如果實(shí)物粒子具有波動性,則在一定條件下,也應(yīng)該發(fā)生________或________現(xiàn)象。 (2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,,1927年戴維孫和G.P.湯姆孫分

3、別利用晶體做了______________的實(shí)驗(yàn),得到了類似右圖的________圖樣,從而證實(shí)了電子的波動性。他們?yōu)榇双@得了1937年的諾貝爾物理學(xué)獎。,波,干涉,衍射,電子束衍射,衍射,判一判 (1)光的干涉、洐射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動性。() (2)光子數(shù)量越大,其粒子性越明顯。() (3)光具有粒子性,但光子又不同于宏觀觀念的粒子。() (4)一切宏觀物體都具有波動性,即物質(zhì)波。() (5)湖面上的水波就是物質(zhì)波。() (6)電子的衍射現(xiàn)象證實(shí)了實(shí)物粒子具有波動性。(), ,選一選 (多選)(河北正定中學(xué)20152016學(xué)年高二下學(xué)期檢測)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法

4、正確的有( ) A光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 C黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動性解釋 D動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等,AB,想一想 2018年6月30日,中國運(yùn)動員蘇炳添在2018鉆石聯(lián)賽巴黎站比賽中,以9.91s的成績再次追平了男子100m亞洲記錄。設(shè)蘇炳添的質(zhì)量約為75kg,請計(jì)算他在100m比賽時(shí)的德布羅意波長,并說明其波動性是否明顯。 答案:8.761037m,波動性很不明顯,,課 內(nèi) 探 究,曾有一位記者向物理學(xué)家諾貝爾獎獲得者布拉格請教:光是波還是粒子?布拉格幽默地答道:“星期一、三、五它是一個(gè)波,星期二、四、

5、六它是一個(gè)粒子,星期天物理學(xué)家休息?!蹦敲垂獾谋拘缘降资鞘裁茨??你是如何理解的?,探究一對光的本性的認(rèn)識,,提示:光具有波粒二象性。 光既不同于宏觀觀念的粒子,也不同于宏觀觀念的波,但光既具有粒子性又具有波動性,粒子性和波動性都是光本身的屬性。,1光學(xué)發(fā)展史,2對光的波粒二象性的理解,下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中,正確的是() A有的光是波,有的光是粒子 B光子與電子是同樣的一種粒子 C光的波長越長,其波動性越顯著;波長越短,其粒子性越顯著 D大量光子的行為往往顯示出粒子性 解題指導(dǎo):在宏觀現(xiàn)象中,波與粒子是對立的概念,而在微觀世界中,波與粒子可以統(tǒng)一。光具有波粒二象性是指光在傳播過程中和同

6、其他物質(zhì)作用時(shí)分別表現(xiàn)出波和粒子的特性。,典例 1,C,解析:一切光都具有波粒二象性,光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性,光的有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性,所以,不能說有的光是波,有的光是粒子。 雖然光子與電子都是微觀粒子,都具有波粒二象性,但電子是實(shí)物粒子,有靜止質(zhì)量,光子不是實(shí)物粒子,沒有靜止質(zhì)量,電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì),光子是以場形式存在的物質(zhì),所以,不能說光子與電子是同樣的一種粒子。,光的波粒二象性的理論和實(shí)驗(yàn)表明,大量光子的行為表現(xiàn)出波動性,個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性。光的波長越長,衍射性越好,衍射性越好,即波動性越顯著,光的波長越短,其光子能量越大,個(gè)別或少數(shù)光子的

7、作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng),所以其粒子性就很顯著,故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯誤。,對點(diǎn)訓(xùn)練1人類對光的本性認(rèn)識的過程中先后進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),如圖所示的四個(gè)示意圖所表示的實(shí)驗(yàn)說明光具有波動性的是_______,說明光具有粒子性的是_____。,ABD,,C,解析:C為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),證明了光的粒子性;其余的三個(gè)實(shí)驗(yàn)均證明了光的波動性。,德布羅意認(rèn)為任何運(yùn)動著的物體均有波動性,可是我們觀察運(yùn)動著的汽車,并未感覺到它的波動性。你如何理解該問題,談?wù)勛约旱恼J(rèn)識。,探究二對物質(zhì)波的理解,提示:波粒二象性是微觀粒子的特殊規(guī)律,一切微觀粒子都存在波動性,宏觀物體(汽車)也存在波動性,只是因?yàn)楹暧^物體質(zhì)量大

8、,動量大,波長短,難以觀測,而微觀粒子如電子、質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動性為宏觀物體具有波動性奠定了事實(shí)基礎(chǔ)。,2對德布羅意物質(zhì)波的理解 (1)任何一個(gè)運(yùn)動的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽都具有波動性。由于宏觀物體的波長太小,其波動性不易觀察到。 (2)物質(zhì)波是一種概率波,粒子在空間各處出現(xiàn)的概率服從波動規(guī)律。不要以宏觀觀點(diǎn)中的波來理解德布羅意波。 (3)德布羅意假說是光的波粒二象性的推動,實(shí)物粒子和光子都既具有粒子性,又具有波動性。與光子對應(yīng)的波是電磁波,與實(shí)物粒子對應(yīng)的是物質(zhì)波。,質(zhì)量為10g,速度為300m/s在空中飛行的子彈,其德布羅意波波長是多少?為什么我們無法觀察出其波動

9、性?如果能夠用特殊的方法觀察子彈的波動性,我們是否能看到子彈上下或左右顫動著前進(jìn),在空間中描繪出正弦曲線或其他周期性曲線?為什么?,典例 2,解題指導(dǎo):認(rèn)為運(yùn)動物體將做曲線運(yùn)動是容易出現(xiàn)的錯誤,以宏觀觀念的波來理解德布羅意波是錯誤的根源,德布羅意波是一種概率波,在一般情況下不能用確定的坐標(biāo)描述粒子的位置,無法用軌跡描述粒子的運(yùn)動,但是粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配,不是粒子將做曲線運(yùn)動,不能將物質(zhì)波與宏觀意義上的機(jī)械波相混淆,物質(zhì)波的實(shí)質(zhì)是指粒子在空間的分布的概率是受波動規(guī)律支配的,它與機(jī)械波有著本質(zhì)的區(qū)別,更不能將粒子的運(yùn)動軌跡與波動性聯(lián)系在一起。,對點(diǎn)訓(xùn)練2下列說法中正確的是()

10、A物質(zhì)波屬于機(jī)械波 B只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性 C德布羅意認(rèn)為,任何一個(gè)運(yùn)動著的物體,小到電子、質(zhì)子,大到行星、太陽,都有一種波和它對應(yīng),這種波叫物質(zhì)波 D宏觀物體運(yùn)動時(shí),看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象,所以宏觀物體運(yùn)動時(shí)不具有波動性 解析:物質(zhì)波是一切運(yùn)動著的物體所具有的波,與機(jī)械波性質(zhì)不同,宏觀物體也具有波動性,只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯而已,故只有C對。,C,素 養(yǎng) 提 升,易錯點(diǎn):不能正確認(rèn)識運(yùn)動物體的波動性,一位戰(zhàn)士在實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練時(shí)子彈脫靶,在分析脫靶的原因時(shí),突然想起德布羅意波長公式后,確認(rèn)未擊中的原因可能與子彈的波動性有關(guān),這是失誤的理由嗎? 易錯分析:只知實(shí)物粒子具有波動性,不會具體問題具體分析。對于宏觀物體子彈來說,物質(zhì)波波長僅為1034m左右,因?yàn)椴ㄩL越長衍射現(xiàn)象越顯著,動量大的子彈的波動性忽略不計(jì)仍沿確定的軌道運(yùn)動,所以未沿?fù)糁邪械膾佄锞€運(yùn)動,原因是未瞄準(zhǔn)。,案 例,正確答案:不是,

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