湖南省双峰一中自主学习课改课件物理人教选修35第十七章3粒子的波动性课件

1、一 经典理论对光的波动性和粒子性不可调和,1 波是振动的传播，每个质点在自己的平衡位置做受迫振动，粒子则可以不受限制而独立运动,2 波可以分布在整个空间，而粒子只是限制在它自身的范围,所以说光既是波，又是粒子，经典物理无法把这两个东西调和到一起的,用已知的、宏观的概念去解释未知、微观的现象，不可能得到真解,说光是波，不是我们原来所理解的波说光是粒子，也不是实物粒子,二 光的波粒二象性,1 光的波粒二象性的有力证据,光的干涉、衍射雄辩证明光一种波，光电效应、康普顿效应又雄辩证明光是一种粒子,那么光的这两种属性是如何联系到一起的呢？,2 光的波粒二象性在理论上的联系,上面一组等式中，左边是表征粒子

2、特征的能量和动量，而右边则是表征波的特征的频率和波长,即上式中，左边是粒子，右边是波 于是，光的粒子性和波动性就这样联系到一起，且是密不可分了,是以什么为桥梁把光的粒子性和波动性连到一起的呢？,普朗克常量（奇妙）,3 光的波粒二象性在微观行为上的联系,实验回顾：当单色光通过单缝再通过双缝后，在屏上出现明暗相间的干涉条纹,物理学家把入射光的强度逐渐减少，即单位时间内通过单缝的光子数减少，最后减少到以至于让光子一个个通过，每个光子打在底片上，会留下一个点，被底片记录下来,实验中发现，单个光子通过单缝后，究竟是通过双缝的上面那一条缝还是通过下面那一条缝，通过双缝后，打在底片上哪个位置，是随机的，无法

3、预测,也就是我们平常所说的带有偶然性、波动性（不稳定性，无法预料）,然而，随着打在底片上的光子的越来越多，底片上哪些地方光子落的多哪些地方光子落的少，就有规律了：,在波的干涉中，那些加强的地方光子落的多，减弱的地方光子落的少,实验回顾：当单色光通过单缝再通过双缝后，在屏上出现明暗相间的干涉条纹,由此我们对光的传播有了相应的了解：单个光子的行为有波动性，即带有随机姓，无法预测，但大量光子的行为遵循一个统计规律：象波的干涉、衍射一样的规律。,我们无法准确地知道光子落在底片上哪个地方，但我们可以知道光子落在底片上某个地方的可能性有多大，即落到这个地方的概率有多大：在波的干涉、衍射中加强的地方，光子落

4、到那里的概率大，减弱的地方，光子落到那里的概率小，,由此我们知道光波是一种什么波了：,光波是一种概率波,即上式中，左边是粒子，右边是波 于是，光的粒子性和波动性就这样联系到一起，且是密不可分了,是以什么为桥梁把光的粒子性和波动性连到一起的呢？,普朗克常量（奇妙）,3 光的波粒二象性在微观行为上的联系,（2） 单个光子的行为显示出粒子性，大量光子的行为遵循波的干涉、衍射一样的规律,（3） 光波是一种概率波（非机械波）光子是一团能量（非实物粒子）,（4） 波长越长，波动性较明显，波长越短，波粒子性较明显，,（1） 光是一种粒子，在传播过程中具有波动性,三 粒子的波动性,思考：微观粒子光子在运动过程

5、中具有波动性，即不确定性，我们无法准确确定粒子到达哪个位置，只能确定它到达这个位置的概率有多大。那么，实物粒子，如电子，质子或更大的粒子，在运动过程中，是否也象光子一样，具有波动性，即不确定性呢？,1924年，法国巴黎大学生德布罗意受到普朗克、爱因斯坦和光的波粒二象性的启发，在他的博士论文提出假设：实物粒子也具有波动性,根据 得,即上式中，左边是粒子，右边是波 于是，光的粒子性和波动性就这样联系到一起，且是密不可分了,是以什么为桥梁把光的粒子性和波动性连到一起的呢？,普朗克常量（奇妙）,3 光的波粒二象性在微观行为上的联系,（2） 单个光子的行为显示出粒子性，大量光子的行为遵循波的干涉、衍射一

6、样的规律,（3） 光波是一种概率波（非机械波）光子是一团能量（非实物粒子）,（4） 波长越长，波动性较明显，波长越短，波粒子性较明显，,（1） 光是一种粒子，在传播过程中具有波动性, 粒子的波动性,1 法国物理学德布罗意指出：实物粒子也具有波动性,后来人们把这种“实物粒子也具有波动性”的这种特性叫做德布罗意波，也叫物质波,2 物质波的频率和波长,3 物质波的实验验证,（1） 波的特征是什么干涉和衍射,（2）怎样找到衍射狭缝利用晶体分子间的间隙,（3）电子通过晶体（铝片）的结果确实发生了衍射，出现了衍射图样,于是，德布罗意波的假设得到了证实德布罗意波也因此荣获诺贝尔物理奖,【例1】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m50kg ，百米跑时速度v7m/s ，则,由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。,2 速度v=5.0102m/s飞行的子弹，