3　粒子的波动性课件配套优秀教案案例

粒子的波动性教学设计

课 时：一课时 教学目标

1、知识与技能：

了解光的波粒二象性；了解粒子的波动性．

2、过程与方法：

培养学生的观察、分析能力。

3、情感态度与价值观：

培养学生严谨的科学态度，正确地获取知识的方法。

【重点难点】

1、重点：粒子波动性的理解

2、难点：对德布罗意波的实验验证

教学过程：

引入：

复习回顾上一节内容以及历史幽默

有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？

布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。”

如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？

那么光的本性到底是什么？

新课开始：

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例题：

例1、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，两种性质是不相容的

B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点

C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性

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

例2、一束波长为0.2nm 的X射线在真空中传播(光在真空中传播速度c = 3.0×108m/s)

a.该X射线光子具有多少能量？

b.计算这束X 射线光子的动量。

c.为什么X 射线呈现极小的粒子性？

2、一个电子被75V的电压加速后,（电子质量为9.11×10-31kg）

a.该电子具有多少能量？具有多大的速度？

b.它的动量多大？

比较X射线光子和电子的动量大小? 从中我们能否用类比思想对电子的属性进行大胆的猜想？

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二、粒子的波粒二象性

德布罗意，法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。

德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用类比方法分析问题。 1924年，德布罗意考虑到普朗克量子和爱因斯坦光子理论的成功，在博士论文《关于量子理论的研究》中大胆地把光的波粒二象性推广实物粒子，如电子，质子等。于是他提出实物粒子也具有波动性。这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波。

爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。

一个质量为m的实物粒子以速率V 运动时，即具有以能量ε和动量p所描述的粒子性，同时也具有以频率ν和波长λ所描述的波动性。

vc

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例3、一个电子被75V的电压加速后,（电子质量为9.11×10-31kg）

a.该电子具有多少能量？具有多大速度？ b.它的动量多大？p=4.6×10-24kg·m/s

c.求其具有的德布罗意波长。

Ε=75ev，λ=1.4×10-10m=0.14nm

X射线波段 例4、如速度v=5.0´102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2kg，对应的德布罗意波长为多少？

h1.31025nm

mv实在太小！

三、物质波的实验验证

由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问： 有什么可以验证这一新的观念？

如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？

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三、物质波的实验验证

X 射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。 电子衍射实验1 1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。 戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。

实验结果：

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电子衍射实验2 电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。 1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子）

也独立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维森共获 1937 年诺贝尔物理学奖。

此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。

2、电子双缝实验

1961年琼森（Claus Jönsson）将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为a=0.5´10-6m，间隔为d=2.0´10-6m的双缝,当电子撞击荧光屏时,发现了类似于双缝衍射实验结果.

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板书设计：

作业布置：

完成课本40页问题与练习

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