3　粒子的波动性教学目标

高三年级

物理3-5

第8节

编者：高三物理组

第十七章

波粒二象性

第三节

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。

【学习难点】

1、知道光具有波粒二象性。

2、物质波的理解。

【学习重点】

1、知道光具有波粒二象性。

2、物质波的理解。

【知识自主梳理】

一、光的波粒二象性

1、光的本性

(1)19世纪初托马斯·杨、菲涅耳、马吕斯等分别观察到了光的_____、_____和偏振现象。

(2)19世纪60年代和80年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实验上确认了光的________本质。

(3)光电效应和康普顿效应揭示了光的________。

(4)光的本性

①大量光子产生的效果显示出________，如干涉、________、偏振现象。

②个别光子产生的效果显示出________，如________、康普顿效应。

光既有________，又具有________，即光具有________。

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。

二、粒子的波动性

1、德布罗意波：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＝_____。

3、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1937年的诺贝尔物理学奖。

【考点题型设计】

例1、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

－例2、利用金属晶格(大小约1010m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是(

) A、该实验说明电子具有波动性

hB、实验中电子束的德布罗意波长为λ＝

2meUC、加速电压U越大，电子的德布罗意波长越大

D、若用相同动能的质子代替电子，德布罗意波长越大

【课时作业】

1、能够证明光具有波粒二象性的现象是(

) A、光的干涉、衍射现象和光电效应

B、光的反射与小孔成像

C、光的折射与偏振现象

D、光的干涉、衍射与光的色散

2、下列说法中正确的是(

) A、物质波属于机械波

B、只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性

C、德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波

D、宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性

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

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物理3-5

第8节

编者：高三物理组

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

4、(多选)以下说法正确的是(

) A、任何运动着的物体都具有波动性

B、抖动细绳一端，绳上的波就是物质波

C、通常情况下，质子比电子的波长长

D、核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道

h5、(多选)频率为ν的光子，德布罗意波长为λ＝，能量为E，则光的速度为(

) pEλA、

hB、pE

EC、

ph2D、

Ep6、(多选)根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是(

) A、“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”

B、光的波长越大，光子的能量越小

C、一束单色光的能量可以连续变化

D、只有光子数很多时，光才具有粒子性

7、任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是hλ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫做德布罗意波。现有一个德p布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2，二者相向正撞后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为是多少？

8、如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上漂出的热电子可认为初速度为零，所加加速－电压U＝104V，电子质量为m＝0.91×1030kg。电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金膜上，发生衍射，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹。试计算电子的德布罗意波长。

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