高中物理 第3节 粒子的波动性课件 新人教版选修35.ppt

第十七章　波粒二象性第十七章　波粒二象性第第3 3节　粒子的波动性节　粒子的波动性 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接子一个接一个穿过双缝的衍射实验结果子一个接一个穿过双缝的衍射实验结果玻玻恩恩的的概概率率波波概概念念可可以以用用电电子子双双缝缝衍衍射射的的实实验验结结果果来来说说明明，，如如右右栏栏图图所所示示．．电电子子双双缝缝衍衍射射图图样样和和光光的的双双缝缝衍衍射射图图样样完完全全一一样样，，显显示示不不出出粒粒子子性性，，更更没没有有什什么么概概率率那那样样的的不不确确定定特特征征．．但但那那是是用用大大量量的的电电子子(或或光光子子)做做出出的的实实验验结结果果．．如如果果减减弱弱入入射射电电子子束束的的强强度度以以致致使使电电子子一一个个一一个个依依次次通通过过双双缝缝，，则则随随着着电电子子数数的的积积累累，，衍衍射射“图图样样”依依次次如如图图中中各各图图所所示示．．图图(a)是是只只有有一一个个电子穿过双缝所形成的图象，图电子穿过双缝所形成的图象，图(b)是几是几 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接个个电电子子穿穿过过后后形形成成的的图图象象，，图图(c)是是几几十十个个电电子子穿穿过过后后形形成成的的图图象象．．这这几几幅幅图图象象说说明明电电子子的的确确是是粒粒子子，，因因为为图图象象是是由由点点组组成成．．它它们们同同时时也也说说明明，，电电子子的的去去向向是是完完全全不不确确定定的的，，一一个个电电子子到到达达何何处处完完全全是是概概率率事事件件．．随随着着入入射射电电子子总总数数的的增增多多，，衍衍射射图图样样依依次次为为(d)、、(e)、、(f)诸诸图图所所示示，，电电子子的的堆堆积积情情况况逐逐渐渐显显示示出出了了条条纹纹，，最最后后就就呈呈现现明明晰晰的的衍衍射射条条纹纹，，这这条条纹纹和和大大量量电电子子短短时时间间内内通通过过双双缝缝后后形形成成的的条条纹纹一一样样．．这这些些条条纹纹把把单单个个电电子子的的概概率率行行为为完完全全淹淹没没了了．．这这又又说说明明单单个电子的去向是概率性的，但其概率在一定条件个电子的去向是概率性的，但其概率在一定条件(如如 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接1．．光的波粒二象性．光的波粒二象性．(1)光光的的波波粒粒二二象象性性：：光光既既具具有有________性性，，又又具具有有________性．性．(2)光光子子的的能能量量ε＝＝________，，动动量量p＝＝________.能能量量ε和和动动量量p是是描描述述光光的的________的的物物理理量量，，频频率率ν和和波波长长λ是是描描述述光光的的________的的物物理理量量．．光光的的波波粒粒二二象象性性是是通通过过____________联系在一起的．联系在一起的．(3)能能表表明明光光具具有有波波动动性性的的现现象象有有____________；；能能表表明明光光具具有有粒粒子子性性的的事事实实有有__________________________．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接波动波动粒子粒子hν粒子性粒子性波动性波动性普朗克常量普朗克常量h干涉、衍射等干涉、衍射等光电效应、康普顿效应等光电效应、康普顿效应等 2．粒子的波动性．．粒子的波动性．法法国国物物理理学学家家________提提出出，，实实物物粒粒子子也也具具有有________，， 即即 每每 一一 个个 运运 动动 的的 粒粒 子子 都都 与与 一一 个个 对对 应应 的的________相相联联系系，，且且粒粒子子的的能能量量ε和和动动量量p跟跟它它所所对对应应的的波波的的频频率率ν和和波波长长λ之之间间，，也也像像光光子子跟跟光光波波一一样样，，满满足足ν＝＝________，，λ＝＝________关关系系．．这这种种与与实实物物粒粒子子相相联联系系的的波称为波称为______________，也叫作，也叫作________．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接德布罗意德布罗意波动性波动性波波德布罗意波德布罗意波物质波物质波 3．物质波的实验验证．．物质波的实验验证．1927年年戴戴维维孙孙和和G.P.汤汤姆姆孙孙分分别别利利用用晶晶体体做做了了______________的的实实验验，，得得到到了了______________，，从从而而证实了电子的证实了电子的________________．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接电子束衍射电子束衍射电子衍射图样电子衍射图样波动性波动性 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接1 光的波粒二象性光的波粒二象性 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 2．．光的波动性与粒子性的统一．光的波动性与粒子性的统一．(1)大大量量光光子子产产生生的的效效果果显显示示出出波波动动性性，，比比如如干干涉涉、、衍衍射射现现象象中中，，如如果果用用强强光光照照射射，，在在光光屏屏上上立立刻刻出出现现了了干干涉涉、、衍衍射射条条纹纹，，波波动动性性体体现现了了出出来来；；个个别别光光子子产产生生的的效效果果显显示示出出粒粒子子性性．．如如果果用用微微弱弱的的光光照照射射，，在在屏屏上上就就只只能能观观察察到到一一些些分分布布毫毫无无规规律律的的光光点点，，粒粒子子性性得得到到充充分分体体现现；；但但是是如如果果微微弱弱的的光光在在照照射射时时间间加加大大的的情情况况下下，，在在感感光光底底片片上上的的光光点点分分布布又又会会出出现现一一定定的的规规律律性性，，倾倾向向于于干干涉涉、、衍衍射射的的分分布布规规律律．．这这些些实实验验为为人人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据．们认识光的波粒二象性提供了良好的依据． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 (2)光光子子和和电电子子、、质质子子等等实实物物粒粒子子一一样样，，具具有有能能量量和和动动量．量．(3)光光子子的的能能量量与与其其对对应应的的频频率率成成正正比比，，而而频频率率是是波波动动性性特特征征的的物物理理量量，，因因此此ε＝＝hν揭揭示示了了光光的的粒粒子子性性和和波波动动性性之之间间的的密切联系．密切联系．(4)对对不不同同频频率率的的光光，，频频率率低低、、波波长长长长的的光光，，波波动动性性特特征征显显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．(5)光光在在传传播播时时体体现现出出波波动动性性，，在在与与其其他他物物质质相相互互作作用用时时体体现出粒子性．现出粒子性． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 例例1　下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是　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．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．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．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性．大量光子的行为往往显示出粒子性 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 解析：解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行为一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、如干涉、衍射衍射)表现出波动性，光的有些行为表现出波动性，光的有些行为(如光电效应如光电效应)表现出粒子表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．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．在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行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，即波动性越显著，光的波长越短，长越长，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．收装置的反应，所以其粒子性就很显著． 综上所述，本题正确答案为选项综上所述，本题正确答案为选项C. 答案：答案：C 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 名名师师点点评评：：把把微微粒粒与与波波对对立立是是由由于于人人们们对对自自然然界界认认识识的的局局限限，，现现代代物物理理学学对对自自然然的的认认识识，，已已经经打打破破了了这这种种局局限限，，光光既既是是波波又又是是粒粒子子，，只只是是在在不不同同的的环环境境条件下，它们显现的程度不同．条件下，它们显现的程度不同．变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 1．关于光的本性，下列说法中正确的是．关于光的本性，下列说法中正确的是(　　　　) A．关于光的本性，牛顿提出．关于光的本性，牛顿提出“微粒说微粒说”，惠更斯提，惠更斯提出出“波动说波动说”，爱因斯坦提出，爱因斯坦提出“光子说光子说”，它们都说明了，它们都说明了光的本性光的本性 B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概．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．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应说明光具有粒子性变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接答案：答案：C D．光的波粒二象性将牛顿的波动说和惠更斯．光的波粒二象性将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来的粒子说真正有机地统一起来 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接2 物质波物质波 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接例例2　　(双选双选)关于物质波，下列认识中错误的是关于物质波，下列认识中错误的是(　　　　)A．任何运动的物体．任何运动的物体(质点质点)都伴随一种波，这种波叫物质都伴随一种波，这种波叫物质波波B．．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的射线的衍射实验，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．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、．宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象衍射等现象 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 解析：解析：根据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的根据德布罗意物质波理论知，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，与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确选项是正确的；由于的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故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，故运动着的实物粒子具有波动性，故C选项是正确的；由选项是正确的；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位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接电电子子的的波波动动性性，，干干涉涉、、衍衍射射是是波波的的特特有有现现象象，，只只要要是是波波，，都都会会发发生生干干涉涉、、衍衍射射现现象象，，故故选选项项D错错误误．．综综合合以以上上分分析析知，本题应选知，本题应选B、、D. 答案：答案：BD 名名师师点点评评：：(1)物物质质波波理理论论上上是是说说任任何何一一个个运运动动的的物物体体(如实物粒子等如实物粒子等)都具有波动性，即其行为服从波动规律．都具有波动性，即其行为服从波动规律． (2)物物质质波波理理论论告告诉诉我我们们，，任任何何微微观观粒粒子子都都既既具具有有粒粒子子性性又又具具有有波波动动性性，，即即与与光光一一样样，，也也具具有有波波粒粒二二象象性性．．波波粒粒二二象象性性是是光光子子、、电电子子、、质质子子等等微微观观粒粒子子都都具具有有的的基基本本属属性性．．变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 2．．(双选双选)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变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接。