3　粒子的波动性优秀教学设计

17.3 粒子的波动性 德布罗意：“没有科学特征的狂想曲。”

爱因斯坦：“瞧瞧吧，看似疯狂，不过的确站得住脚！”

【核心素养目标】

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

4、了解物理真知形成的历史过程

【导读】【导思】

一、光的波粒二象性

1、光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有 ，而光电效应、康普顿效应又表明光具有 性，因此光具有 。

2、光子的能量和动量

光子的能量：ε= 光子的动量：p= 3、意义：ε和p描述物质的 性的物理量；

频率v和波长λ描述光的 性的典型物理量。因此ε=hv和p=h/λ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系， 架起了粒子性与波动性的桥梁。

二、粒子的波动性

1、德布罗意波

任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也称 。

2、物质波的波长、频率的关系：λ= 、

 = 三、物质波的实验验证

1、1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了 实验，得到了 类似右图的衍射图样，从而证实了 波动性。他们为此获得了1937年的诺贝尔物理学奖。

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，德布罗意给出的

= 和

λ= 的关系同样正确。

【例题】 某电视显像管中电子的运动速度是4.0×10m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s．分7别计算它们的德布罗意波长．学科网

【思考】：

宏观物体的质量比微观粒子大得多,运动时的动量很 ,对应的德布罗意波的波长很 ,根本无法观察到它的波动性。

【导悟】

对德布罗意波的理解

1.任何物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都存在波动性,我们之所以观察不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体对应的波长太小的缘故。

2.德布罗意假说是光的波粒二象性的一种推广,使之包括了所有的物质粒子,即光子与实物粒子都具有粒子性,又都具有波动性,与光子对应的波是电磁波,与实物粒子对应的波是物质波。

3.德布罗意波是一种概率波,粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配,不要以宏观观念中的波来理解德布罗意波。

【课后练习】【导行】

1.下列有关光的波粒二象性的说法正确的是(

) A.光子说并没有否定光的电磁说

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.大量光子易显示波动性，少量光子易显示粒子性

2.关于光的本性,下列说法正确的是(

) A.光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性 B.光电效应现象反映了光的粒子性

C.光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的

D.光的波长越大，光子的能量越大

3. 关于物质波,下列认识错误的是(

) A.任何运动的物体(质点)都伴随一种波,这种波叫物质波

B.X射线的衍射实验,证实了物质波假设是正确的

C.电子的衍射实验,证实了物质波假设是正确的

D.宏观物体尽管可以看成物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象

4.关于物质波以下说法正确的是 ( ) A、实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性 B、宏观物体不存在对应波的波长

C、电子在任何条件下都能表现出波动性[来源:学

D、微观粒子在一定条件下能表现出波动性

5.关于物质波,下列说法正确的是(

) A.速度相等的电子和质子,电子的波长长

B.动能相等的电子和质子,电子的波长短

C.动量相等的电子和中子,中子的波长短

D.甲、乙两电子的速度远小于光速且甲电子速度是乙电子的3倍,则甲电子的波长也是乙电子的3倍

6.如图所示,电子束经过窄缝后,穿过特制的晶体材料,在涂有荧光的底板上观察到明暗相间的圆环。这是1927年戴维孙和汤姆孙完成的非常著名的实验,二人因此荣获了诺贝尔物理学奖。关于此项实验的论述,下列说法正确的是(

) A.明暗相间的圆环是电子形成的衍射条纹

B.此项实验证实了电子具有粒子性

C.此项实验证实了电子具有波动性

D.电子所具有的波动性与机械波没有区别

7用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示,不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明(

) A.光只有粒子性没有波动性

B.光只有波动性没有粒子性

C.少量光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性

D.少量光子的运动显示粒子性,大量光子的运动显示波动性

8.电子经电势差为U=200 V的电场加速,在v≪c的情况下,求此电子的德布罗意波长(me=9.1×10-31

kg,e=1.6×10-19 C,h=6.63×10-34 J·s)。