3　粒子的波动性教案1

17.3粒子的波动性

学习目标：

1、了解光既具有波动性，又具有粒子性

2、知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性

3、知道德布罗意波的波长和粒子动量关系

学习重难点

重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系

难点：实物粒子的波动性的理解

教学过程：

引入新课

提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？（光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性，分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实）。

我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？

进行新课

一、光的波粒二象性

1、光的波粒二象性

我们所学的大量事实说明：光是一种（

），同时也是一种（

）

，光具有

（

）

。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。

2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系

hv

ph/

ph/＝hv/v/c

作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？

二、粒子的波动性

提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？（法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。）

（1）德布罗意波：（

）

也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫（

）

波。

hhE（2）物质波波长：

：

＝

pmvp各物理量的意义？（为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量）

阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？

三、物质波的实验验证

粒子波动性难以得到验证的原因？（宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，

这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事）

例题

1、下列现象中，说明光具有波动性的是（

）

（A）光在两种介质的界面同时发生反射和折射

（B）光的干涉和衍射

（C）几束光交叉相遇后，继续按原来方向前进

（D）光的直进

2、很容易观察到无线电波的波动性，而很难观察到γ射线的干涉和衍射现象，这是因为（

）

（A）无线电波只有波动性没有粒子性

（B）γ射线只有粒子性没有波动性

（C）γ射线的波长比无线电波短得多

（D）无线电波与γ射线的产生机理不同，无法进行比较

3、对光的波粒二象性的理解，正确的是（

）

（A）凡是光的现象，都可用光的波动性去解释，也可用光的粒子性去解释

（B）波粒二象性就是微粒说与波动说的统一

（C）一切粒子的运动都具有波粒二象性

（D）大量光子往往表现出波动性，少量光子往往表现出粒子性

4、下列说法中正确的是（

）

（A）关于光的粒子性，牛顿提出的微粒说和爱因斯坦提出的光子说是相同的

（B）关于光的波动性，惠更斯提出的波动说和麦克斯韦提出的电磁说是相同的

（C）光的波粒二象性就是既可以把光看作宏观概念上的波，以可以把光看作微观概念的粒子

（D）光了说和光的波粒二象性都没有否定光的电磁说

阅读材料：电子波动性的发现者——戴维森和小汤姆逊

电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。

阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关知识的形成建立和发展的真是过程。（应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神）

电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案，从而证实了德布罗意的假设。除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。

衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进？（显微镜的分辨本领）

教学设计