3　粒子的波动性优秀获奖教案

3、粒子的波动性

[知识梳理] 1．光的波粒二象性

(1)光的干涉和衍射现象说明光具有 ， 效应和 效应说明光具有粒子性．

(2)光子的能量ε＝ ，光子的动量p＝ . (3)光子既有粒子的特征，又有波的特征；即光具有 二象性．

2．对光的波粒二象性的理解

实验基础

表现

说明

1.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

2．光的波动性不同于宏观观念的波

1.大量光子产生的效果光的波动性

干涉和衍射

显示出波动性

2．足够能量的光在传播时，表现出波的性质

1.当光同物质发生作用时，这种作用是“一份光的粒子性

光电效应、

康普顿效应

一份”进行的，表现出粒子的性质

2．少量或个别光子容易显示出光的粒子性

对于不同频率的光，频率越高，光的粒子性越强；频率越低，光的波动性越强

1.粒子的含义是“不连续”、“一份一份”的

2．光子不同于宏观观念的粒子

说明

3．实物粒子的波动性

(1)任何运动着的物体，都有 ，其波长λ＝ ，这种波叫 ，又叫德布罗意波．

(2)宏观物体的德布罗意波波长 ，所以很难观察到它们的波动性．

1

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 衍射实验，从而证实了电子的波动性．

(2)人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出εh的ν＝和λ＝关系同样正确．

hp [合作探究] 一、对光的波粒二象性的认识

例1

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，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显

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

2

[反馈检测]

1．(光的波粒二象性)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

2．(对物质波的理解)利用金属晶格(大小约10－10

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，普郎克常量为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λ＝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

3．说明光具有粒子性的现象是(

) A．光电效应 B．光的干涉 C．光的衍射 D．康普顿效应

4．关于光子和运动着的电子，下列论述正确的是(

) A．光子和电子一样都是实物粒子质基础 B．光子能发生衍射现象，电子不能发生衍射现象

C．光子和电子都具有波粒二象性 D．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性

5．下列说法中正确的是(

) A．质量大的物体，其德布罗意波长小 B．速度大的物体，其德布罗意波长小

C．动量大的物体，其德布罗意波长小 D．动能大的物体，其德布罗意波长小

6．下列说法中正确的是(

) A．光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的波动说组成的

B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁理论

C．光子说并没有否定电磁说，在光子的能量ε＝hν中，ν表示波的特性，ε表示粒子的特性

7．下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是(

)

3 h

2meU

A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性

B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分

C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象

D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性

8．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m＝1.67×101.82×10A．10

9．有一颗质量为5.0 kg的炮弹．

(1)当其以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波长是多大？

(2)假设它以光速运动，它的德布罗意波长是多大？

(3)若要使它的德布罗意波长与波长为400 nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？

－10－27

kg，可以估算德布罗意波长λ＝ m的热中子的动能的数量级为(

) －19－17 J B．10 J C．10－21 J D．10－24 J

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