2023学年完整公开课版粒子波动性2

第十七章波粒二象性

第3节粒子的波动性人教版选修3-5授课教师刘绍山抚顺市第十中学光学显微镜电子显微镜

显微镜的分辨本领我们大家都听说过显微镜吧，知道显微镜可以观察到微小的物体，但这是为什么呢？原来，显微镜能够看到微小的物体，主要取决于显微镜有很强的分辨能力，显微镜的分辨能力是以它能分辨的相邻两点的最小距离来表示的，显微镜分为两种：光学显微镜和电子显微镜。生物实验室里的显微镜是利用可见光工作的，是光学显微镜。最好的光学显微镜能够分辨200nm大小的物体，可以看到最小的细菌。大多数病毒比细菌小得多，光学显微镜就无能为力了。技术在不断发展，人们可以制造更为精良的光学显微镜。那么，它的分辨本领能不能无限提高呢？答案是不能，因为衍射现象限制了光学显微镜的分辨本领。大家知道，波长越长，衍射现象越明显。噪音的波长在1m左右，所以我们能够听见墙后面人们的谈话声，这是声音的衍射。可见光的波长为400——700nm，日常生活中的物体大小比可见光的波长大得多，光的衍射现象不明显，所以我们才说光沿直线传播。但是，显微镜的精度很高，物镜的直径又不大，所以衍射现象不能忽略。由于衍射，被观察物体上的一个光点经过透镜以后不再会聚成一个光点，而形成一个光斑，这样物体的像就模糊了，影响了显微镜的分辨本领。

第十七章波粒二象性

第3节粒子的波动性教学目标

1、知识与技能：了解光的波粒二象性；了解微观粒子运动的复杂性．2、过程与方法：知道实物粒子也具有波动性，领会对称性的研究方法，感悟科学家的探求精神。3、情感态度与价值观：培养学生严谨的科学态度，实验检验的重要性，体会科学成就推动技术的进步。【重点难点】1、重点：粒子波动性的理解2、难点：对德布罗意波的实验验证1．光本性学说的发展简史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依据光的直线传播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速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一，光的波粒二象性的理解2．光的波粒二象性的理解项目内容说明光的粒子性当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质粒子的含义是“不连续”、“一份一份”的．光的粒子性中的粒子是不同于宏观观念的粒子光的波动性①足够能量的光在传播时，表现出波的性质②光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的．光的波动性不同于宏观概念的波波动性和粒子性的对立、统一宏观世界：波和粒子是相互对立的概念．微观世界：波和粒子是统一的光子说并未否定波动性，E＝hc/λ中，c和λ就是波动的概念

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C

二，粒子的波动性的理解1、德布罗意的理论

De.Broglie1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了实物粒子也具有波动性

他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那末在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢”一、德布罗意的物质波德布罗意(duedeBroglie,1892-1960)

德布罗意原来学习政史，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。

1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。法国物理学家，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。

能量为E、动量为p的粒子与频率为v、波长为的波相联系，并遵从以下关系：E=mc2=hv

这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波),其波长称为德布罗意波长。一切实物粒子都有波动性

后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？

质量m=0.01kg，速度v=300m/s的子弹的德布罗意波长为计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ=。【例2】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。

解：估计一个中学生的质量m≈50kg，百米跑时速度v≈7m/s，则由计算结果看出