第17章 3　粒子的波动性

1、.3粒子的波动性学 习 目 标知 识 脉 络1.知道光的本性认识史2知道光的波粒二象性，理解其对应统一的关系重点3会用光的波粒二象性分析有关现象重点4理解德布罗意波，会解释相关现象重点、难点光 的 波 粒 二 象 性1.2光子的能量和动量1能量：h.2动量：p.3意义能量和动量p是描绘物质的粒子性的重要物理量；波长和频率是描绘物质的波动性的典型物理量因此h和p提醒了光的粒子性和波动性之间的亲密关系1光的干预、衍射、偏振现象说明光具有波动性2光子数量越大，其粒子性越明显3光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子由公式Eh和，能看出波动性和粒子性的联络吗？【提示】从光子的能量和动量的表达式可以看

2、出，是h架起了粒子性与波动性之间的桥梁讨论1：认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？【提示】应从微观的角度建立光的行为图像，认识光的波粒二象性讨论2：光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子，这句话正确吗？【提示】不正确光具有波粒二象性，只是有时表现为波动性，有时表现为粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子1对光的认识的几种学说学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦公认实验根据光的直线传播、光的反射光的干预、衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速度光电效应，康普顿效应光既有波动现象，又有粒子特征内容要点光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电

3、磁波光是由一份一份光子组成的光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性理论领域宏观世界宏观世界微观世界微观世界微观世界2.对光的波粒二象性的理解实验根底表现说明光的波动性干预和衍射1光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描绘2足够能量的光大量光子在传播时，表现出波的性质3波长长的光容易表现出波动性1光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间互相作用产生的2光的波动性不同于宏观观念的波光的粒子性光电效应、康普顿效应1当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份进展的，表现出粒子的性质2少量或个别光子容易显示出光的粒子性3波长短的光，粒子性显著1粒子的含义是“不连续“一份一份的2光子不同于

4、宏观观念的粒子1多项选择关于光的本性，以下说法中正确的选项是 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光的干预、衍射现象说明光具有波动性D光电效应说明光具有粒子性【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绘，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

5、分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系C、D正确，A、B错误【答案】CD2以下关于光的波粒二象性的说法中，正确的选项是 【导学号：54472028】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，光的有些行为如干预、衍射表现出波动性，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

6、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说明，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响，所以其粒子性就很显著，故C正确，A、B、D错误【答案】C(1)光既有波动性又有粒子性，二者是统一的. (2)光表现为波动性，只是光的波动性显著，粒子性不显著而已. (3)光表现为粒子性，只是光的粒子性显著，波动性不显著而已.粒 子 的 波 动 性 及 物 质 波 的 实 验 验 证1粒子的波动性1德布罗意波1924年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有波

7、动性，每一个运动的粒子都与一个对应的波相联络，这种与实物粒子相联络的波称为德布罗意波，也叫物质波2物质波的波长、频率关系式，.2物质波的实验验证1实验探究思路干预、衍射是波特有的现象，假如实物粒子具有波动性，那么在一定条件下，也应该发生干预或衍射现象2实验验证1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，如图1731所示，证实了电子的波动性电子束穿过铝箔后的衍射图样图17313说明人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性对于这些粒子，德布罗意给出的和关系同样正确宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的

8、波动性1一切宏观物体都伴随一种波，即物质波2湖面上的水波就是物质波3电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性既然德布罗意提出了物质波的概念，为什么我们生活中却体会不到？【提示】平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动的动量很大，由可知，它们对应的物质波波长很小，因此，无法观察到它们的波动性讨论1：物质波的概念是如何提出的？【提示】德布罗意认为光学研究中无视了粒子性，而实物粒子中那么无视了其波动性，因此，德布罗意提出了实物粒子的波动性讨论2：宏观物体的运动也具有波动性吗？【提示】不管是微观粒子还是宏观运动的物体，都具有波动性，但宏观运动物体的波动性很不明显1物质的分类1由分子、原子、电

9、子、质子及由这些粒子组成的物质2“场也是物质，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物质波的普遍性任何物体，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求解物质波波长的方法1根据条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式pmv.2根据波长公式求解3注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式如光子的能量：h，动量p；微观粒子的动能：Ekmv2，动量pmv.3以下说法中正确的选项是 A物质波属于机械波B物质波与机械波没有本质区别C只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D德布罗意认为，任何一个运动着的

10、物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波【解析】物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，A、B均错误；宏观物体也具有波动性，只是干预、衍射现象不明显，看不出来，C错误；德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波，D正确【答案】D4假如一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动，那么它们的德布罗意波的波长分别是多长？中子的质量为1.671027 kg【解析】中子的动量为p1m1v，子弹的动量为p2m2v，据知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为1，2联立以上各式解得：1，2将m11.671027 kg，v1103 m/s，h6.631034 Js，m21.0102 kg代入上面两式可解得1