高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波动性名师导航学案 新人教版选修3-5.doc

3 粒子的波动性名师导航知识梳理1.光的波粒二象性，光的_现象表明光是一种波，即光具有_性，而光电效应现象说明光又是不连续的，是一份一份组成的，即光具有_性，所以光是一种_，同时也是一种_，即光具有_.2.任何一个实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为_，也称物质波.3. _的发现证明了德布罗意波假说，实验表明，其他_微观粒子也都具有波动性.4.当原子处于稳定状态时，电子会形成一个稳定的概率分布，这种概率分布称为_.疑难突破 对德布罗意波的正确理解剖析：德布罗意波也称为“物质波”或“实物波”，是对微观粒子所具有的波动性的描述，是由法国物理学家德布罗意在1924年首先提出的.他把当时已发现的关于波粒二象性这一事实加以推广，提出一切微观粒子也都具有波粒二象性的论点.他认为19世纪在对光的研究上，只重视光的波动性，忽视了光的微粒性；而在对实体的研究上则过分重视了实体的微粒性，而忽略了实体的波动性.因此他提出了微观粒子也具有波性的假设，德布罗意把粒子和波通过下面的关系联系起来：粒子的能量e和动量p与平面波的频率和波长之间的关系正像光子与光波的关系一样，即= =且平面波沿着粒子运动方向传播（h为普朗克常量）.如电子衍射实验完全证实了物质波的存在，它成为建立量子力学的重要基础之一.问题探究问题：光干涉时产生明显相同条纹的原因是什么？探究：由以前所学的知识我们知道干涉现象是光的特性，也就是说光能产生干涉就说明光是一种波，但我们还知道，光能使某些金属产生光电效应.根据量子假说，我们不知道光是一种粒子，但粒子为什么干涉会形成明暗相间的条纹？要使光的干涉现象既能用波解释又能用粒子解释，那只有引入概率的概念，我们可以把干涉形成的明暗相间的条纹看成是大量光子按一定的概率进行叠加形成的，也就是说光是一种概率波.探究结论：光的干涉现象是大量光子按概率叠加形成的.典题精讲【例1】 下列说法正确的是（ ）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.射线具有显著的粒子性，不具有波动性思路解析：光同时有波粒二象性，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著，光的波长越长，越容易观察到其显示波动特性，因此a、d错而c正确，光子不同于一般的实物粒子，它没有静止质量，是一个个的能量团，是光的能量最小单位.答案：c【例2】 电子经电势差为u=200 v的电场加速,在vc的情况下, 求此电子的德布罗意波长.思路解析：已知=ek=eu所以v= nm如u=200 v,则= nm= nm=8.6310-2 nm.答案：8.6310-2 nm知识导学 光的干涉、衍射等现象说明了光具有波动性；光电效应及光子说明了光还具粒子性. 电子衍射现象说明粒子具有波动性，也可以说自然界中的任何物质都具有波粒二象性. 本节的主要任务是对前面所学知识的总结，同时从实验出发给出对波粒二象性的解释，从而达到学习光的本性的目的，而本节的难点则是从根本上理解和区别光的波粒二象性与经典波动理论的关系以及对粒子波动性的正确理解.疑难导析 德布罗意关于波粒二象性的思辨过程 德布罗意之前，人们对自然界的认识，只局限于两种基本的物质类型：实物和场.但是，许多实验结果之间出现了难以解释的矛盾.物理学家们相信，这些表面上的矛盾，势必有其深刻的根源.1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，人们对于光子建立起来的两个关系式e =h，p =mv=h/会不会也适用于实物粒子.如果成立的话，实物粒子也同样具有波动性.为了证实这一设想，1923年，德布罗意又提出了做电子衍射实验的设想.1924年，又提出用电子在晶体上做衍射实验的想法.1927年，戴维孙和革末用实验证实了电子具有波动性，不久，g.p.汤姆孙与戴维孙完成了电子在晶体上的衍射实验.此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性.德布罗意的设想最终都得到了完全的证实.问题导思 要想探究这个问题，必须首先知道光的本性，光是一种具有电磁本性的物质，它在传播时表现为波动的性质，光波有一定的频率和波长；在和物质作用时表现出粒子性的特征，光子具有一定的能量和动量，大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示粒子性.因此，光既有波动性，又有粒子性，光的波粒二象性是光的客观属性.典题导考绿色通道：解此类题关键要抓住光的本性，即光具有波粒二象性.再从产生波粒二象性的原因出发去分析解答，这类题就很容易解答了.【典题变式1】 下列现象中说明光是波动性的是（ ）a.光的直线传播 b.光的衍射c.光的干涉 d.光电效应答案：bc绿色通道：解此类题时关键要抓住能量守恒定