高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波动性课件2 新人教版选修35.pptVIP

3 粒子的波动性 自学线索 学基础导学 1 光的本性 光的干涉 衍射 偏振现象表明光具有 性 光电效应和康普顿效应表明光具有 性 即光具有 一 光的波粒二象性 波动 粒子 波粒二象性 2 光子的能量和动量 1 关系式 能量 动量p h 粒子 波动 波动 粒子 1 物质的分类物理学把物质分为两类 一类是分子 原子 电子 质子及由这些粒子所组成的物体 另一类是场 如电场 磁场等 它们并不是由微观粒子构成的 而是客观存在的一种特殊物质 2 德布罗意波任何一个 的物体都有一种波与它相对应 这种波叫 也称为德布罗意波 3 物质波的波长 频率关系式 和 二 粒子的波动性 运动 物质波 1 实验探究思路干涉 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 也应该能发生干涉和衍射现象 2 实验验证 1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了 的实验 得到了电子的 证实了电子的波动性 三 物质波的实验验证 电子束衍射 衍射图样 讲要点例析 光的波粒二象性的理解 光的干涉 衍射 偏振说明光具有波动性 光电效应 康普顿效应和光子说说明光具有粒子性 所以光既具有波动性 又具有粒子性 即具有波粒二象性 1 光本性学说的发展简史 2 光的波粒二象性的理解 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 大量光子的行为往往显示出粒子性 解析 一切光都具有波粒二象性 光的有些行为 如干涉 衍射 表现出波动性 光的有些行为 如光电效应 表现出粒子性 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 光子是以场形式存在的物质 所以 不能说光子与电子是同样的一种粒子 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c 答案 c 1 1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 微粒说 惠更斯提出 波动说 爱因斯坦提出 光子说 它们都说明了光的本性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 光电效应说明光具有粒子性d 光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来 解析 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述 不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波 光的粒子性是指光的能量是一份一份的 每一份是一个光子 不是牛顿微粒说中的经典微粒 某现象说明光具有波动性 是指波动理论能解释这一现象 某现象说明光具有粒子性 是指能用粒子说解释这个现象 要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系 c正确 a b d错误 答案 c 物质波的理解及有关计算 1 物质的分类 物理学中把物质分为两类 一类是分子 原子 电子 质子及由这些粒子组成的物质 另一类是场 像电场 磁场 电磁场这种看不见的 不是由实物粒子组成的 而是一种客观存在的特殊物质 2 任何物体 小到电子 质子 大到行星 太阳都存在波动性 我们之所以观察不到宏观物体的波动性 是因为宏观物体对应的波长太小的缘故 3 德布罗意波是一种概率波 粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配 不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波 4 德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广 使之包括了所有的物质粒子 即光子与实物粒子都具有粒子性 又都具有波动性 与光子对应的波是电磁波 与实物粒子对应的波是物质波 5 对于光 先有波动性 即 和 再在量子理论中引入光子的能量 和动量p来补充它的粒子性 反之 对于实物粒子 则先有粒子概念 即 和p 再引入德布罗意波 即 和 的概念来补充它的波动性 不过要注意这里所谓波动性和粒子性 仍然都是经典物理学的概念 所谓补充仅是形式上的 综上所述 德布罗意的推想基本上是爱因斯坦1905年关于光子的波粒二象性理论 光粒子由波伴随着 的一种推广 使之包括了所有的物质微观粒子 质子和电子分别以速度v 4 0 107m s运动 试比较它们的物质波的波长 me 9 1 10 31kg mh 1 67 10 27kg 答案 电子的德布罗意波的波长长 2 1假若一个细菌在培养器皿中的移动速度为3 5 m s 其德布罗意波长为1 9 10 19m 试求该细菌的质量 答案 1 0 10 9kg 科学漫步 教材p39从减轻衍射影响这方面提高显微镜的分辨本领有哪两个途径 电子显微镜采用了哪个途径 如果显微镜用质子流而不是电子流工作 它们加速后的速度相同 哪种显微镜的分辨本领可能更高 练随堂演练 1 关于光子和运动着的电子 下列论述正确的是 a 光子和电子一样都是实物粒子b 光子和电子都能发生衍射现象c 光子和电子都具有波粒二象性d 光子具有波粒二象性 而电子只具有粒子性解析 物质可分为两大类 一是质子 电子等实物 二是电场 磁场等 统称场 光是传播着的电磁场 根据物质波理论 一切运动的物体都具有波动性 故光子和电子都具有波粒二象性 综上所述 b c选项正确 答案 bc 2 关于光的波粒二象性 不正确的说法是 a 光的频率愈高 光子的能量愈大 粒子性愈显著b 光的波长愈长 光子的能量愈小 波动性愈明显c 频率高的光子不具有波动性 波长较长的光子不具有粒子性d 个别光子产生的效果往往显示粒子性 大量光子产生的效果往往显示波动性 解析 光具有波粒二象性 但在不同情况下表现不同 频率越高 波长越短 粒子性愈强 反之波动性愈明显 个别光子易显示粒子性 大量光子显示波动性 故a b d正确 c错误 答案 c 3 如图 当弧光灯发出的光经一狭缝后 在锌板上形成明暗相间的条纹 同时与锌板相连的验电器铝箔有张角 则该实验 a 只能证明光具有波动性b 只能证明光具有粒子性c 只能证明光能够发生衍射d 证明光具有波粒二象性 解析 弧光灯发出的光经一狭缝后 在锌板上形成明暗相间的条纹 这是光的衍射 证明了光具有波动性 验电器铝箔有张角 说明锌板发生了光电效应 则证明了光具有粒子性 所以该实验证明了光具有波粒二象性 d正确 答案 d 4 一颗质量为10g的子弹 以200m s的速度运动着 则由德布罗意理论计算 要使这颗子弹发生明显的衍射现象 那么障碍物的尺寸为 a 3 0 10 10mb 1 8 10 11mc 3 0 10 34md 无法确定答案 c 5 白天的天空各处都是亮的 是大气分子对太