3　粒子的波动性设计意图

鹤壁黎阳中学高二物理导学案033编制：李文华

审核：王志刚

2017-4-20

鹤壁黎阳中学高二物理导学案033编制：李文华

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2017-4-20 第3节

粒子的波动性

【学习目标】

1.理解光的波粒二象性 2.了解粒子的波动性

3.理解物质波的概念,知道物质波的实验验证

2．光子的能量和动量

(1)能量：ε＝ ； (2)动量：p＝ 。

3．意义：能量ε和动量p是描述物质的 性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的 性的典型物理量。因此ε＝ 和p＝ 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。 【学习重、难点】

1.对光的波粒二象性的理解 2.对德布罗意波的理解

【学习过程】

[自主感知] 一、复习回顾

爱因斯坦光电效应方程： 二、新课预习

（一）光的波粒二象性

1.光的本性：光既具有 又具有 ，光具有 。

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

光的直线光的干能在真空中光电效应、光既具有波动传播、光涉、衍传播，是横康普顿效现象，又有粒的反射

射

波，光速等应

子特征

于电磁波速

内容要点

光是一群光是一光是一种电光是由一光是具有电磁弹性粒子

种机械磁波

分一分光本性的物质，波

子组成的，

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

1 架起了粒子性与波动性之间的桥梁。

★光的波粒二象性的理解

光的波动性

光的粒子性

实验基干涉、衍射

光电效应、康普顿效应

础

光的波动性是光子本身的一种粒子的含义是“不连续”“一份属性，它不同于宏观的波，它一份”的，光的粒子即光子，不是一种概率波，即光子在空间同于宏观概念的粒子，但也具有各点出现的可能性大小(概率)动量和能量。(1)当光同物质发生含义

可用波动规律描述：(1)足够量作用时，表现出粒子的性质。(2)的光(大量光子)在传播时，表现少量或个别光子易显示出光的粒出波的性质。(2)频率低，波长子性。(3)频率高，波长短的光，长的光，波动性特征显著。

粒子性特征显著。

(1)光子说并没有否定波动性，E＝hν中，ν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二象性

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。

（二）粒子的波动性

1、德布罗意波：1924年，法国巴黎大学的德布罗意考虑到 和 的成功，在博士学位论文中大胆的把光的波粒二 2

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2017-4-20

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2017-4-20 象性推广到实物粒子，提出假设 。

即：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λ＝ ，频率公式ν＝ 。

★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λ＝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。

（三）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。

(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1973年的诺贝尔物理学奖。

后来又陆续证实了

、 以及 、 的波动性

[深入探究] 1.关于光的本性，下列说法中正确的是(

) A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性

B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可3

以看成微观概念上的粒子

C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性

D．光的波粒二象性将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来

2.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显示出粒子性

3.有关光的本性，下列说法中正确的是(

) A．光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的

B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点

C．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

[拓展应用] 1.电子显微镜的最高分辨率高达0.2nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将(

) A.小于0.2nm B.大于0.2nm C.等于0.2nm D.以上说法均不正确

2.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？

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