人教版高中物理选修35第17章第3节粒子的波动性.ppt

学说学说名称名称微粒说微粒说 波动说波动说 电磁说电磁说光子说光子说波粒二波粒二象性象性代表代表人物人物牛顿牛顿惠更斯惠更斯麦克斯韦麦克斯韦爱因斯坦爱因斯坦公认公认实验实验依据依据光的直光的直线传播、线传播、 光光的反射的反射光的干光的干涉、衍涉、衍射射能在真空能在真空中传播，中传播，是横波，是横波，光速等于光速等于电磁波速电磁波速度度光电效光电效应、康应、康普顿效普顿效应应光既有光既有波动现波动现象，又象，又有粒子有粒子特征特征1、光的本性、光的本性(1)大量光子大量光子产生的效果显示出产生的效果显示出 波动性波动性 ，，比如比如 干涉干涉 、、 衍射衍射 、、 偏振偏振 现象表明光在传现象表明光在传播过程中具有波动性．播过程中具有波动性．(2)个别光子个别光子产生的效果往往显示出产生的效果往往显示出 粒子性粒子性 ，，比如比如 光电效应光电效应 、、 康普顿效应康普顿效应 等光子与电子的等光子与电子的作用是一份一份进行的，这些都体现了光的粒子作用是一份一份进行的，这些都体现了光的粒子性．性． (3)光既具有光既具有 波动性波动性 又具有又具有 粒子性粒子性 ，光具有，光具有 波波粒二象性粒二象性 ．．(1)能量：能量：ε＝＝(2)动量：动量：p＝＝2、光子的能量和动量、光子的能量和动量hv3、意义、意义能量能量ε和动量和动量p是描述物质的是描述物质的 粒子粒子性的重要性的重要物理量物理量波长波长λ和频率和频率v是描述物质的是描述物质的 波动波动 性的典型性的典型物理量物理量因此因此ε＝＝ 和和p＝＝ 揭示了光的粒子性揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．和波动性之间的密切关系．hvh架起了粒子性与波动性的桥梁架起了粒子性与波动性的桥梁 德布罗意波德布罗意波 波粒二象性波粒二象性1、德布罗意波（物质波）、德布罗意波（物质波） De . Broglie 1923年发表了题为年发表了题为“波和粒子波和粒子”的的论文，提出了物质波的概念。

论文，提出了物质波的概念 他认为，他认为，“整个世纪以来（指整个世纪以来（指19世纪）在光学中比世纪）在光学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，那末在实物的理论中，是否发生了相反的错方法的话，那末在实物的理论中，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，而过分忽略了波的图象呢了波的图象呢” 一、德布罗意的物质波一、德布罗意的物质波德布罗意德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960) 德布罗意原来学习历史，后来改学德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学他善于用历史的观点，用理论物理学他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题对比的方法分析问题 1923年，德布罗意试图把粒子性和年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来波动性统一起来1924年，在博士论文年，在博士论文《《关于量子理论的研究关于量子理论的研究》》中提出德布罗中提出德布罗意波意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。

验的想法 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕揭开一幅大幕的一角的一角”法国物理学家，法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创得者，波动力学的创始人，量子力学的奠始人，量子力学的奠基人之一基人之一(1)实验探究思路实验探究思路 干涉干涉 、、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有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波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．现象．(2)实验验证实验验证 1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了 电子束电子束 衍射实验，得到了衍射实验，得到了 电子电子 的衍射图样，证实了的衍射图样，证实了 电子电子 的波动性．的波动性．2、物质波的实验验证、物质波的实验验证(3)说明说明①①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的 波动性波动性 ，对于这些粒子，德布罗意给出的，对于这些粒子，德布罗意给出的 v＝＝ 和和λ＝＝ 关系同样正确．关系同样正确．一切实物粒子都有波动性一切实物粒子都有波动性 　　后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布洛意关系。

　一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？　 质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为　　　　　　 计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度所以，宏观物体只表现出粒子性(3)说明说明②②宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动时的时的 动量动量 很大，对应的德布罗意波的波长很大，对应的德布罗意波的波长 很小很小 ，根本无法观察到它的波动性．，根本无法观察到它的波动性．三、对物质波的理解三、对物质波的理解 1 1、、一切运动着的物体都具有波动性一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体，宏观物体观察不到其波动性并不否定其波动性．观察不到其波动性并不否定其波动性． 2 2、、德布罗意波是一种概率波德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观念出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观念中的波来理解德布罗意波．中的波来理解德布罗意波． 3 3、、所有的物质粒子所有的物质粒子，，即即光子与实物粒子光子与实物粒子都都具有具有粒子性，又都具有波动性粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．光的光的波粒波粒二象二象性性光的本性光的本性光子的动量和能量光子的动量和能量粒子粒子的波的波动性动性德布罗意波（物质波）德布罗意波（物质波）物质波的波物质波的波长和频率长和频率1 1．下列实验中，能证实光具有粒子性的是．下列实验中，能证实光具有粒子性的是 ( (　　 　　) )．．A A．光电效应实验．光电效应实验 B B．光的双缝干涉实验．光的双缝干涉实验C C．光的圆孔衍射实验．光的圆孔衍射实验 D D．泊松亮斑实验．泊松亮斑实验A2．下列现象能说明光具有波粒二象性的是．下列现象能说明光具有波粒二象性的是(　　 　　)．．A．光的色散和光的干涉．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射．光的干涉和光的衍射C．光的反射和光电效应．光的反射和光电效应D．泊松亮斑和光电效应．泊松亮斑和光电效应D3．下列关于光的波粒二象性的理解，正确的是．下列关于光的波粒二象性的理解，正确的是 (　　　　)．．A．大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光．大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性子表现出粒子性B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子成粒子C．高频光是粒子，低频光是波．高频光是粒子，低频光是波D．波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，．波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著有时它的粒子性显著D4．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下．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列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是是 (　　 　　)．．A．牛顿的．牛顿的“微粒说微粒说”与爱因斯坦的与爱因斯坦的“光子说光子说”本质上是一样的本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性．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．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性．光具有波粒二象性BCD5．关于物质波，以下说法正确的是．关于物质波，以下说法正确的是 (　　 　　)．．A．任何运动物体都具有波动性．任何运动物体都具有波动性B．湖面上形成的水波就是物质波．湖面上形成的水波就是物质波C．通常情况下，质子比电子的波长长．通常情况下，质子比电子的波长长D．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道．核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道AD6．关于物质波，以下说法中正确的是．关于物质波，以下说法中正确的是 (　　 　　)．．A．任何一个物体都有一种波与之对应．任何一个物体都有一种波与之对应B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长短波长短D．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波所以没有物质波AD7．下列说法中正确的是．下列说法中正确的是 (　　　　)．．A．质量大的物体，其德布罗意波长短．质量大的物体，其德布罗意波长短B．速度大的物体，其德布罗意波长短．速度大的物体，其德布罗意波长短C．动量大的物体，其德布罗意波长短．动量大的物体，其德布罗意波长短D．动能大的物体，其德布罗意波长短．动能大的物体，其德布罗意波长短。