1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-5 第十七章 波粒二象性成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 波粒二象性 第十七章 第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 第三节 粒子的波动性第十七章 第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 6第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 学习目标定位第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5
2、理解光的波粒二象性了解粒子的波动性理解物质波的概念，知道物质波的实验验证第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 课堂情景切入第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 如图所示是一台电子显微镜，竖直圆筒的上、下两端分别装着负极和正极，电压可高达1106V。它的分辨本领很高，可以看清大小为0.2nm的物体。你知道电子显微镜的分辨本领与哪些因素有关吗？第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 知识自主梳理第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 1.光的本性(1)19世纪
3、初托马斯杨、菲涅耳、马吕斯等分别观察到了光的_、_和偏振现象。(2)19世纪60年代和80年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实验上确认了光的_本质。(3)光电效应和康普顿效应揭示了光的_。光的波粒二象性干涉衍射电磁波粒子性第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 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。hh粒子波动hh第十七章
4、 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 1.德布罗意波任何一种实物粒子都和一个波相联系，这种波被称为德布罗意波，也叫_波。2物质波的波长和频率波长公式_，频率公式_。3物质波的实验验证(1)实验探究思路干涉、衍射是_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_或_现象。粒子的波动性物质hph波干涉衍射第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 (2)实验验证1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了_的实验，得到了类似下图的_图样，从而证实了电子的波动性。他们为此获得了1937年的诺贝尔物理学奖。电子束衍射衍射第
5、十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 重点难点突破第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 一、光学发展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年代17世纪17世纪19世纪中20世纪初20世纪初第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导
6、人教版 物理 选修3-5 二、对光的波粒二象性的理解光的波动性光的粒子性实验基础干涉、衍射光电效应、康普顿效应含义光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律描述：(1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质。(2)频率低，波长长的光，波动性特征显著。粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量。(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质。(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性。(3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著。二象性(1)光子说并没有否定波动性，Eh
7、中，表示光的频率，表示了波的特征。光既具有波动性，又具有粒子性，波动性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同。(2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 (海岳中学20142015学年高二下学期期中)人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如图所示的四个示意图所表示的实验说明光具有波动性的是_，说明光具有粒子性的是_。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 答案：ABD，C解析：C为光电效应实验，证明了光的粒子性；其余的三个实验均证明了光的波动性。第十七章 第
8、三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 三、对德布罗意波的理解1任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有波动性，波长 hp。由于宏观物体的波长太小，其波动性不易观察到。2物质波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率服从波动规律。不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波。3德布罗意假说是光的波粒二象性的推动，实物粒子和光子都既具有粒子性，又具有波动性。与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的是物质波。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性。你
9、如何理解该问题，谈谈自己的认识。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 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，而微观粒子如电子、质子、中子以及原子、分子的波动性为宏观物体具有波动性奠定了事实基础。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 考点题型设计第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 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
10、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对光的波粒二象性的理解第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 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。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，不能说光子与电子是同样的一种粒子。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-
11、5 光的波粒二象性的理论和实验表明，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，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应，所以其粒子性就很显著，故选项C正确，A、B、D错误。答案：C第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 点评：在宏观现象中，波与粒子是对立的概念，而在微观世界中，波与粒子可以统一。由于我们的经验局限于宏观物体的运动，微观世界的某些属性与宏观世界不同，我们从来没有过类似的经历，光既不是宏观观念的波，也不是宏观观念的粒子，光具有波粒二象性是指光在传
12、播过程中和同其他物质作用时分别表现出波和粒子的特性。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 对于光的波粒二象性的说法中，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 h 中，频率 仍表示的是波的特性答案：D第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在空间各点出现的可能性
13、可以用波动规律描述，表现出波动性。粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 质量为10g，速度为300m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能看到子弹上下或左右颤动着前进，在空间中描绘出正弦曲线或其他周期性曲线？为什么？解析：根据德布罗意的观点，任何运动着的物体都有一种波和它对应，飞行的子弹必有一种波与之对应，由于子弹的德布罗意波长极短，我们不能观察到其衍射现象，由于德布罗意波是一种概率波，仅是粒子在空间出现的概率遵从波
14、动规律，而非粒子做曲线运动。对物质波的理解和计算第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 由波长公式可得hp6.631034101033102m2.211034m。因为子弹的德布罗意波长太短，无法观察到其波动性。不会看到这种现象，因德布罗意波是一种概率波，粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非宏观的机械波，更不是粒子做曲线运动。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 点评：认为运动物体将做曲线运动是容易出现的错误，以宏观观念的波来理解德布罗意波是错误的根源，德布罗意波是一种概率波，在一般情况下不能用确定的坐标描述粒子的位置，无法
15、用轨迹描述粒子的运动，但是粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不是粒子将做曲线运动，不能将物质波与宏观意义上的机械波相混淆，物质波的实质是指粒子在空间的分布的概率是受波动规律支配的，它与机械波有着本质的区别，更不能将粒子的运动轨迹与波动性联系在一起。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 (河北邢台一中20142015学年高二下学期检测)利用金属晶格(大小约1010m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法
16、中正确的是()第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 A该实验说明电子具有波动性B实验中电子束的德布罗意波长为 h2meUC加速电压 U 越大，电子的德布罗意波长越大D若用相同动能的质子代替电子，德布罗意波长越大答案：AB第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 解析：实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故 A 正确；由动能定理可得，eU12mv20，电子加速后的速度 v2eUm，电子德布罗意波的波长 hp hmvh2meU，故 B 正确；第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 由电子的德布罗意波波长公式 h2meU可知，加速电压 U 越大，德布罗意波长越短，故 C 错误，物体动能与动量的关系是p 2mEk，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由 hp可知，相同动能的质子的德布罗意波的波长远小于电子德布罗意波的波长，故 D错误。故选 AB。第十七章 第三节成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-5 课 时 作 业（点此链接）
