3　粒子的波动性国家获奖教案

粒子的波动性

【知识重点与难点】

1、了解光的波粒二象性；

2、了解粒子的波动性．

3、了解德布罗意波长关系式

【课前预习（阅读过程）】

一、光的波粒二象性

1、光的本性是什么？

光既具有 性，又具有 性。

2、光子的能量

3、光子也具有动量

能量E和动量p都是描述物质 性的重要物理量。

波长λ和频率ν都是描述物质 性的典型物理量。

4、这里所说的粒子并不是一种物质微粒，而是具有量子特性的 ，所说的波动也不是经典的波，而是一种 。

5、个别光子的行为表现出

性，大量光子的行为表现出

性

二、德布罗意的物质波

1、实物粒子也具有波动性：能量为E，动量为p的粒子与频率为v、波长为的波相联系，并遵从以下关系：

这种和 相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波),其波长称为德布罗意波长。

2、一切运动着的实物粒子都有 性 后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。

一颗射出的子弹、一个运动足球有没有波动性呢？

所以，一颗射出的子弹、一个运动足球也有 ，只不过波长很小，难以测量，宏观上只表现出 。

3、任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长

λ= 。 4、光的粒子性被 和 所证实。

三、物质波的实验验证（戴维逊－革末实验）

1、实验证明电子也具有 性。后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也具有 。

2、电子显微镜是利用运动电子波长 , 衍射的特点工作的,电子的加速电压越 ,它的速度越 ,波长越短,它的分辨率越 . 四、概率波

1、物质波 经典波

2、微观粒子

经典粒子

3、光具有波粒二象性，少量光子体现出 性，大量光子体现 性。

（1）单个光子的运动具有 。

（2）光子在明亮处出现的概率 ，在阴暗处出现的概率 。

（3）光的波动性 光子之间的相互作用引起的，而是光子自身固有的性质。

4、光是一种 波，电子和其它微观粒子跟光一样具有 性，所以与它们联系的物质波（德布罗意波）也是 波。

5、德布罗意波的统计解释

概率波的统计规律认为个别微观粒子在何处出现有一定的 性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的 规律。

五、不确定度关系

1、在经典力学中运动物体的位置、动量、能量等是 的。

2、在量子力学中微观粒子的位置、动量等具有 。

3、不确定关系的物理意义和微观本质

（1）

物理意义：

微观粒子不可能 具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量 x越小，动量的不确定量Px就 ，反之亦然。

（2）

微观本质：

是微观粒子的 二象性及粒子空间分布遵从 规律的必然结果。

【典型例题】

例1、试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。

例2、(1)电子动能Ek=100eV；(2)子弹动量p=6.63×106kg.m.s-1, 求德布罗意波长。

【巩固练习】

1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是

(

) A、弱光衍射实验

B．电予束在晶体上的衍射实验

C．弱光干涉实验

D．以上都不正确

2．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。科。网Z。X。X。K]

D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性

3．（多）对光的认识，下列说法中正确的是

(

) 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．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的

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，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显

4．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

5．现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n>1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为

(

) A. n2h2/med2

B. (md2h2/n2e3)1/3

C. d2h2/2men2

D.n2h2/2med2

6．（多）关于光的波动性与粒子性以下说法正确的是

(

)

A、爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说

B．光电效应现象说明了光的粒子性

C、光波不同于机械波，它是一种概率波

D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一

7、下列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)大量光子产生的效果往往显示出粒子性。

8、（多）下列关于物质波波长的说法中正确的是（

）

A、甲电子的速度为乙电子的两倍，则甲电子的德布罗意波长长。

B、甲电子的速度为乙电子的两倍，则甲电子的德布罗意波长短。

C、同样速度的氢原子与银原子，氢原子的德布罗意波长短。

D、同样速度的氢原子与银原子，氢原子的德布罗意波长长。

9、光子在介质中和物质微粒相互作用，可以使得光的传播方向转向任何方向，这种现象叫做光的散射。宇航员在大气层外飞行时，虽然能看到星星，但背景却是黑的，这是因为（

）

A、背景没有光线通过

B、没有大气对光进行散射

C、宇航员背对着光线

D、以上都不正确

10、（多）1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大。下列说法中正确的是（

）

A、有些X射线的能量传给了电子，因此X射线的能量减小了

B、有些X射线吸收了电子的能量，因此X射线的能量增大了

C、X射线的光子与电子碰撞时，动量守恒，能量也守恒

D、X射线的光子与电子碰撞时，动量不守恒，能量守恒

—11．中子的质量m=1．67x1027kg，如果它以v=1．0x103m／s的速度运动，它的德布罗意波长为

。

[来源学+科+网Z+X+X+K]

12．质量为5t的汽车，当它以20m／s的速度前进时，其德布罗意波的波长为

。

13．以2．0x107m／s速度运动的电子束的德布罗意波长为

，以

速度运动的质子束，其德布罗意波长与电子束的波长相同。

【课后反思】