辽宁省大连市高中物理 第十七章 波粒二象性 17.3 崭新的一页：粒子的波动性课件 新人教版选修3-5.ppt

前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？,光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性。本节将针对光的这两个特性进一步的展开分析。,第三节崭新的一页：粒子的波动性,第十七章波粒二象性,了解光既具有波动性，又具有粒子性。知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。,1、知识与技能,了解物理真知形成的历史过程。了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。,2、过程与方法,通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度。通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。,3、情感态度与价值观,重点实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。难点实物粒子的波动性的理解。,本节知识线索,光具有波粒二象性,徳布罗意提出实物粒子具有波动性的假设,数学推理（与实物粒子相联系的波）,设计实验（物质波的实验验证）,实验技术问题的解决（X涉嫌的晶格衍射）,电子衍射实验（质子、中子、原子、分子）,一.光的波粒二象性,二.粒子的波动性,三.物质波的实验验证,一、光的波粒二象性,1、光的特性：大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。2、光子的能量与动量之间的关系：=hP=h/两式的物理量和p描述光的粒子性，和描述光的波动性。,二、粒子的波动性,法国物理学家，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，用对比的方法分析问题。1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。,普朗克,德布罗意写道：“整个19世纪以来在光学上，与波动方面的研究相比，忽视了粒子方面的研究；而在实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们吧粒子方面的图像想的太多，而忽视了波的现象？”,1、粒子波动性的假设1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。实物粒子也具有波动性实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。,例题,如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为：,电子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s,对应的德布罗意波长为：,3、物质波波长,为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。,三、物质波的实验验证,宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为1010m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事,1、电子衍射实验电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。,1927年G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子）也独立完成了电子衍射实验。与C.J.戴维森共获1937年诺贝尔物理学奖。,电子束穿过铝箔后的衍射图像,除了电子以外，后来还陆续证实了质子，中子，以及原子的波动性。,1、光学显微镜的原理使用无限远光学系统的显微镜主要由物镜、管镜和目镜组成。标本经物镜和管镜放大后，形成放大倒立的实象；实象经目镜再次放大后，形成放大的虚象。,科学漫步,2、电子显微镜的原理电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。,光学显微镜,扫描式电子显微镜,动画：波的干涉,光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光子的能量与动量之间的关系：=hP=h/两式的物理量和p描述光的粒子性，和描述光的波动性。,实物粒子也具有波动性一个能量为E、动量为p的实物粒子同时具有波动性，动量为P的粒子波长：,频率:,这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波，也叫物质波。,物质波波长：,为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。,1、(高考模拟)现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微其中镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n,n1.一直普朗克恒量h，电子质量为m和电子电荷量e，不计电子的初速度，则显微镜工作是电子的加速电压为（）,（06全国）2、已知能使某金属产生光电效应的极限频率为v0（）A.当用频率为2v0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当用频率为2v0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hvC.当照射光的频率v大于v0时，若v增大，则逸出功增大D.当照射光的频率v大于v0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍,1光电管是一种把_信号转换成_信号的器件，它主要用于自动化装置及_等技术装置里2能使金属钠产生光电效应的单色光的极限频率是6.01014Hz根据能量守恒，用频率是7.01014Hz的紫光照射金属钠，产生光电子的最大初动能是_J,光,电,有声电影,6.6310-20,3当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是（）A验电器内的金属箔带正电B有电子从锌板上飞出来C有正离子从锌板上飞出来D锌板吸收空气中的正离子,AB,4在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用哪种方法？（）A增加光照时间B增大入射光的波长C增大入射光的强度D增大入射光频率,D,5下列关于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B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，其粒子性越显著D大量光子产生的效果往往显示粒子性,C,15金属钠产生光电效应的极限频率是6.01014Hz根据能量转化和守恒守律，计算用波长0.40m的单色光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是多大？,答案：0.9910-19J,1、解：光的衍射和折射说明光具有波动性