3　粒子的波动性教案推荐

第十七章波粒二象性

第三节

粒子的波动性

石家庄市藁城区第三中学 卢建刚

教学目标

知识与技能

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。 过程与方法

1.了解物理真知形成的历史过程。

2.了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。

3.知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。 情感态度与价值观

1.通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。

2.通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度。

3.通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。

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。 本节知识线索

人类对光的认识历史

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一、光的波粒二象性

1、光的特性：

大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。

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：ε=hν

光子的动量：p=h/λ

两式的物理量ε和p描述光的粒子性，

ν和λ描述光的波动性。

二、粒子的波动性

1、粒子波动性的假设

1923年，德布罗意大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。实物粒子也具有波动性。实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。

德布罗意波：任何一种实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为德布罗意波，也叫物质波。

2、德布罗意波关系式：

一个能量为ε、动量为

p

的实物粒子同时具有波动性，

动量为

p 的粒子波长为：λ=

频率为：ν=

λ为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。 三、物质波的实验验证

1.实验探究思路：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． 2.电子衍射实验

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。

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1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性。

因此G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子）

与 C.J.戴维森共获 1937 年诺贝尔物理学奖。

电子束穿过铝箔后的衍射图像

3.说明

（1）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λ=和ν=关系同样正确。

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

例题:如速度υ=5.0×102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2kg，对应的德布罗意波波长为：

电子m=9.1×10-31kg，速度υ =5.0×107m/s, 对应的德布罗意波波长为：

课堂小结：

一.光的波粒二象性

光子的能量：ε=hν光子的动量：p=h/λ

二.粒子的波动性

1.德布罗意波：

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2.德布罗意波波长：λ=频率为：ν=

三.物质波的实验验证

电子衍射的发现证明实物粒子也具有波动性。

作业：本节讲学稿习题。

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