1、3 粒子的波动性4 概率波5 不确定性关系第十七章 波粒二象性学习目标 知识探究 典例精析 达标检测 1.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.2.了解德布罗意波和概率波，知道它们都遵循统计规律.3.会用不确定性关系的公式分析简单问题 一、光电效应(1)什么现象体现出了光的波动性？什么现象体现了光的粒子性？知识探究 导学探究 答案 答案 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.(2)光的波动性和粒子性矛盾吗？答案 不矛盾，光具有波粒二象性.1.光的波粒二象性(1)光的干涉和衍射现象说明光具有性，效应和效应说明光具有粒子性
2、.(2)光子的能量，光子的动量p.(3)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有二象性.2.对光的波粒二象性的理解(1)光子产生的效果显示出波动性；光子产生的效果显示出粒子性.(填“大量”或“个别”)知识梳理 答案 h波动光电康普顿h波粒大量个别(2)光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量.和其他物质相互作用时，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)，由性起主导作用，因此称光波为概率波.(填“粒子”或“波动”)(3)频率、波长的光，波动性特征显著，而频率、波长的光，粒子性特征显著.(4)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
3、h揭示了光的性和性之间的密切联系.答案 粒子波动低长高短粒子波动有关光的本性，下列说法正确的是()A.光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的 B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C.光只有波动性，无粒子性 D.由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性 即学即用 解析答案 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.导学探究 答案 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
4、体质量大，动量大，波长短，难以观测.二、物质波 概率波 对物质波的认识 1.任何运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相对应，这种波叫物质波，又叫德布罗意波.物质波波长、频率的计算公式为，.2.我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太大，德布罗意波长太的缘故.答案 知识梳理 hph小3.德布罗意假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实物粒子都既具有粒子性又具有，即具有波粒二象性.与光子对应的波是波，与实物粒子对应的波是波.4.物质波的实验验证(1)1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了衍射的实验，从而证实了的波动性.(2)人们陆续证实了质子、中子以及原子、
5、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的 和 关系同样正确.5.物质波也是一种概率波.答案 hph波动性电磁物质电子束电子(多选)根据物质波理论，以下说法中正确的是()A.微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B.宏观物体和微观粒子都具有波动性 C.宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D.速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 即学即用 解析答案 1.微观粒子运动的基本特征：不再遵守定律，不可能同时准确地知道粒子的和，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，这种关系叫做不确定性关系.微观粒子的运动状态只能通过做 统 计 性的描述.2.单缝衍射现象中，粒子在挡板左侧的位置是完全
6、不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有性，粒子通过狭缝后，在垂直原来运动方向的动量是不确定的，即通过挡板后粒子的动量具有性.答案 知识梳理 三、不确定性关系 牛顿运动位置动量概率不确定不确定3.微观粒子运动的位置不确定量x和动量的不确定量p的关系式为，其中h是.4.不确定性关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置(即x更小)，那么动量的测量一定会(即p更大)，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的和，也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动.答案 xp h4普朗克常量更不准确位置动量从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系xp ，判断下列说法正确的是()A.入射的粒子有确定
7、的动量，射到屏上粒子就有准确的位置 B.狭缝的宽度变小了，因此粒子的不确定性也变小了 C.更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了 D.可以同时确定粒子的位置和动量 即学即用 解析答案 h4解析 由xp 知，狭缝变小了，即x减小了，p变大，即动量的不确定性变大，故C正确，A、B、D错误.h4C返回 例1(多选)对光的认识，以下说法中正确的是()A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性 B.高频光是粒子，低频光是波 C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了 D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显
8、，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显 一、对光的波粒二象性的认识 典例精析 解析答案 总结提升 二、对物质波的理解 例2 下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是()A.光波是一种物质波 B.X光的衍射证实了物质波的假设是正确的 C.电子的衍射证实了物质波的假设是正确的 D.宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性 解析答案 例3 电子经电势差为U200 V的电场加速，电子质量m09.11031kg，求此电子的德布罗意波长.解析答案 归纳总结 三、对概率波的理解 例4(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能
9、一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识正确的是()A.曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点 B.单个光子的运动表现出波动性 C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D.只有大量光子的行为才能表现出波动性 解析答案 归纳总结 四、对不确定性关系的理解 例5 质量为10 g的子弹与电子的速率相同，均为500 m/s，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？(电子质量为m9.11031kg
10、，结果保留三位有效数字)解析答案 规律总结 返回 1.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表现出粒子性 达标检测 1 23解析答案 42.(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子()A.一定落在中央亮纹处 B.一定落在亮纹处 C.可能落在暗纹处 D.落在中央亮纹处的可能性最大 解析答案 1 234解析 根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但
11、概率最大的是落在中央亮纹处.当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确.CD3.(多选)利用金属晶格(大小约1010 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子通过电场加速后，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，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A.该实验说明了电子具有波动性 B.实验中电子束的德布罗意波长为 C.加速电压U越大，电子的衍射现象越明显 D.若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显 解析答案 1 234h2meU4.(多选)关于不确定性关系xp 有以下几种理解，正确的是()A.微观粒子的动量不可确定 B.微观粒子的位置不可确定 C.微观粒子的动量和位置不可同时确定 D.不确定关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体 解析答案 返回 1 234h4本课结束 更多精彩内容请登录：
