3　粒子的波动性优秀说课稿

第3节

粒子的波动性

1.知道光具有波粒二象性，区分光的波动性和粒子性．

2.知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性．

3．了解德布罗意波和粒子动量的关系．

一、光的波粒二象性

1．波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性．

h2．光子的能量和动量：光子的能量ε和动量p可分别表示为：ε＝hν，p＝.能量ε和动λ量p是描述物质粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质波动性的典型物理量．普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁．

二、粒子的波动性及物质波的实验验证

1．粒子的波动性

(1)德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．

(2)物质波的波长、频率关系式：

hε波长：λ＝

频率：ν＝. ph2．物质波的实验验证

(1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．

(2)实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．

(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εh的ν＝和λ＝关系同样正确．

hp②宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，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．

知识点一

对光的波粒二象性的理解

光的实验

基础

表现

说明

(1)光的波动性是光子干涉和衍射

(1)光子在空间各点出现

波动性

的可能性大小可用波动规律来描述

(2)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质

(3)波长长的光容易表现出波动性

(1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的

(2)光的波动性不同于宏观观念的波

光的粒子性

份”进行的，表现出粒子光电效应、的性质

(1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的

(2)光子不同于宏观观念的粒子

康普顿效应

(2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性

(3)波长短的光，粒子性显著

光既有波动性又有粒子性，二者是统一的．光的波长越长，波动性越强，波长越短，粒子性越强．个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性．

知识点二

物质波的理解和波长计算

1．对物质波的理解

(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)粒子在空间各处出现的几率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．

(3)德布罗意假说是光子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．

2．计算物质波波长的方法

(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv. h(2)根据波长公式λ＝求解．

p(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量h1p＝；微观粒子的动能：Ek＝mv2，动量p＝mv. λ2

对物质波的理解

典型问题——人类对光的本性认识历程

光的本性是什么？从牛顿的光的微粒说，到托马斯·杨和菲涅耳的光的波动说，从麦克斯韦的光的电磁说，到爱因斯坦的光子说，人类对光的认识构成了一部科学史诗．

微粒说

波动说

电磁说

19世纪

中期

麦克斯韦

能在真空

实验

依据

光的直线

传播、光

的反射

光的干

涉、衍射

中传播，是

横波，光速

等于电磁

波速

光电效

应、康普

顿效应

光子说

20世纪

中期

爱因斯坦

波粒

二象性

20世纪初

年代

代表

人物

17世纪

17世纪

牛顿

惠更斯

公认

光既有波

动现象，

又有粒

子特征

光是具有

内容

要点

光是一群

弹性粒子

光是一种

机械波

光是一种

电磁波

光是由一

份一份光

子组成的

电磁本性

的物质，既

有波动性

又有粒子性