高三物理一轮复习课件【知识导图+拓展训练】粒子的波动性

粒子的波动性高三物理一轮复习光学发展史1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说光的性质实验事实描述的物理量波动性粒子性波动性粒子性光的干涉光的衍射光电效应康普顿效应ν、λ密立根光电效应实验光学发展史1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1801托马斯·杨双缝干涉实验1814菲涅耳衍射实验赫兹电磁波实验1888赫兹发现光电效应19161922康普顿效应牛顿微粒说占主导地位波动说渐成真理1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1909爱因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波动性。光学发展史粒子性波动性（具有能量）（具有频率）（具有动量）hh架起了粒子性与波动性之间的桥梁一.光的波粒二象性（具有波长）(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？单缝衍射、双缝干涉、薄膜干涉体现了光的波动性.光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性.(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？不矛盾.大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射.当光与物质发生作用时，显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应.光具有波粒二象性.[知识深化]1.大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性.2.光子和电子、质子等实物粒子一样，也具有能量和动量.和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波.3.光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是A.大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性B.频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著C.光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D.光不可能同时具有波动性和粒子性√光既具有粒子性，又具有波动性。实物粒子既具有粒子性，也具有波动性。二.粒子的波粒二象性惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1909爱因斯坦光的波粒二象性1672牛顿微粒说1924德布罗意粒子的波粒二象性1.如图是电子束通过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答下列问题：(1)德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理论基础是什么？答案普朗克能量子假说和爱因斯坦光子理论.(2)电子束穿过铝箔的衍射图样说明了什么？答案电子束具有波动性.2.德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？谈谈自己的认识.答案波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，波长短，难以观测.[知识深化]1.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.2.物质波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不能以宏观观点中的波来理解德布罗意波.3.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.

X射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。三.物质波的实验验证0.1nm一个电子被75V的电压加速后,（电子质量为9.11×10-31kg）其具有的德布罗意波长为λ=1.4×10-10m=0.14nm与x射线的波长相当干涉和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，也应该能发生干涉或衍射现象。

1927年C.J.戴维森与G.P.革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。电子衍射实验1

戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。三.物质波的实验验证探测器电子束电子枪镍单晶

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。屏

P多晶薄膜高压栅极阴极电子衍射实验2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。此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。电子衍射图样三.物质波的实验验证三.物质波的实验验证三.物质波的实验验证电子显微镜电子显微镜下的灰尘(多选)关于物质波，下列认识中正确的是A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波B.X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D.宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象√√

任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝

，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波.现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2，二者相向碰撞后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为多少？德布罗意波长的计算1.首先计算物体的速度，再计算其动量.如果知道物体动能也可以直接用p＝

计算其动量.2.再根据λ＝

计算德布罗意波长.规律总结(对光的波粒二象性的认识)对于光的波粒二象性的说法，正确的是A.一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B.光波与机械波是同样的一种波C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D.光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性√(对光的本性的认识)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.牛顿的“微粒说”和惠更斯的“波动说”相结合就是光的波粒二象性√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.要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系.(对物质波的认识)(多选)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B.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D.核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道√√(物质波的计算)电子由静止经电势差为U＝200V的电场加速，电子质量m0＝9.1×10－31kg，求此电子的德布罗意波长.(h＝6.63×10－34J·s，e＝1.6×10－19C)代入数据解得λ≈8.69×10－2nm.光的波粒二象性和物质波1.从数量上看：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性.2.从频率上看：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象.3.从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性.4.波动性与粒子性的统一：由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝

也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾（一直同时具有）：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理量——频率ν和波长λ.1949年，前苏联物理学家费格尔曼做了一个非常精确的弱电子流衍射实验，如图所示是实验得到的衍射图样，衍射图样的结果说明了什么？衍射图样不是电子相互作用的结果，而是来源于单个电子具有的波动性.衍射图样是大量电子出现概率的统计结果.说明每个电子到达底片上各点有一定的概率，所以德布罗意波是概率波.(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B.β