3　粒子的波动性

1、自主学习基础知识,3 粒子的波动性 学习目标1.知道光的本性认识史2.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系(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),合作探究重难疑点,课时作业,解题技巧素养培优,2光子的能量和动量 (1)能量：_ (2)动量：p_ 3意义 能量和动量p是描述物质的_性的重要物理量；波长和频率是描述物质的_性的典型物理量因此 _和p_揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系,h,粒子,波动,h,【提示】从光子的能量和动量的表达式可以看出，是h架起了粒子性与波动性之间的桥梁,1光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性( )

2、 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( ),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_，每一个_的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫_,波动性,运动,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 _、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，也应该发生干涉或衍射现象,干涉,(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_的衍射图样，如图1731所示，证实了_的波动性,电

3、子,电子,波动性,动量,很小,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？,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( ),预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中,学生分组探究一人类对光的本性的研究 第1步探究分层设问，破解疑难 1光的波粒二象性与宏观的波和粒子的特点一样吗？ 【提示】不一样光既不同于宏观观念的粒子，也不同于宏观观念的波,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】不正确其原因是没有真正理解光的波粒二象性事实上，光是一种波，同时也是一种粒子，光具有

4、波粒二象性，并不是有的光是波，有的光是粒子,第2步结论自我总结，素能培养 1对光的认识的几种学说,2.对光的波粒二象性的理解：,第3步例证典例印证，思维深化 (多选)(2014深圳高二检测)下列说法正确的是() 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,【思路点拨】解答本题应注意以下三点： (1)理解光的波粒二象性是光的本性 (2)区别光波和实物粒子 (3)知道哪些现象体现出的是光的哪种性质 【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

5、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，A错误；,虽然光子和电子都是微观粒子，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，光子是以场的形式存在的物质，所以不能说光子和电子是同样的一种粒子，B错误；波长长，容易发生干涉、衍射，波动性强，反之，波长短，光子能量大，粒子性强，C正确；干涉、衍射是波特有的现象，光电效应说明光具有粒子性，D正确 【答案】CD,第4步巧练精选习题，落实强化 1(多选)关于光的波粒二象性的理解正确的是() A大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子

6、性 B光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C高频光是粒子，低频光是波 D波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著,【解析】光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，D正确；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C错误 【答案】AD,2(多选)关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是() A爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B光电效应现象说明了光的粒子性 C光子在少量的情况下粒子性显著，大量的

7、情况下波动性显著 D光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一,【解析】爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A错；光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的，B对；光子在少量的情况下体现粒子性，大量的情况下体现波动性，所以C对；光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，D错 【答案】BC,学生分组探究二对物质波的理解 第1步探究分层设问，破解疑难 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忽视了粒子性，而实物粒子中则忽视了其波动性，因此，德布罗意提出了实物粒子的波动性 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

8、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,第2步结论自我总结，素能培养 1物质的分类 (1)由分子、原子、电子、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，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求解物质波波长的方法 (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式pmv.,(4)一般宏观物体物质波的波长很短，波动性很不明显，难以观察到其衍射现象，如只有利用金属晶格中的狭缝才能

9、观察到电子的衍射图样,第3步例证典例印证，思维深化 电子经电势差为U200 V的电场加速，电子质量m00.911030kg，求此电子的德布罗意波长,【答案】8.63102 nm,对宏观物体波动性的理解 1一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其波动性，但并不否定其波动性 2要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别 3在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一,第4步巧练精选习题，落实强化 1下列说法中正确的是() A质量大的物体，其德布罗意波长短 B速度大的物体，其德布罗意波长短 C动量大的物体，其德布罗意波长短 D动能大的物体，其德布罗意波

10、长短,【答案】C,【答案】C,波动理论与动量定理的综合问题 光子具有能量，光子的能量与光的频率成正比，光又具有粒子性，其动量p与光的波长有关，大量光子落在物体表面，能产生光作用力，其大小可用动量定理求解,若某激光管以PW60 W的功率发射波长663 nm的光束，试根据上述理论计算：,(1)该管在1 s内发射出多少个光子？ (2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力F为多大？,【答案】(1)2.01020个(2)2.0107 N,再演练应用 图1732 光子有能量，也有动量，动量ph/，它也遵守有关动量的规律如图1732所示，真空中有一装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始转动情况(俯视