第3节 光的波粒二象性 第4节 德布罗意波 第5节 不确定性关系-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）
第三节 光的波粒二象性
第四节 德布罗意波
第五节 不确定性关系
【素养目标】 1.了解光的波粒二象性及其对立统一关系。 2.了解粒子的波动性，知道物质波的概念，了解什么是德布罗意波。 3.了解不确定性关系。
知识点一 光的波粒二象性
【情境导入】 一个光子的能量ε＝hν，爱因斯坦指出光子动量p＝
＝
。美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现一部分散射出来的X射线波长变长，这个现象后来被称为康普顿效应。若光子可以像电子一样与石墨原子碰撞，其动量如何变化，波长如何变化，与康普顿观察到的现象吻合吗？光到底是波还是粒子？
提示：动量变小 波长变长 吻合 光具有波粒二象性
1．光的本性之争
(1)英国物理学家牛顿认为光是一种微粒，而荷兰物理学家惠更斯却认为光是一种波。
(2)1807年，英国科学家托马斯·杨做了著名的光的双缝干涉实验，得到了明暗相间的干涉条纹，并由此测定了光的波长。由于干涉现象是波的重要特征之一，所以该实验为光的波动性提供了重要的实验依据。
(3)英国科学家麦克斯韦在建立电磁理论的过程中，于1862年预言了光是一种电磁波。
(4)1888年，德国物理学家赫兹通过实验发现了人们期待已久的电磁波。
2．光的波粒二象性的本质
(1)光的干涉和衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性。而光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，光子表现出粒子性。
(2)光既有粒子性，又有波动性，人们把这种性质称为光的波粒二象性。
(3)光子的能量和动量表示为ε＝hν和p＝。其中，能量ε和动量p是描述光子粒子性的重要物理量，频率ν和波长λ是描述光子波动性的典型物理量，普朗克常量h是联系光子粒子性和波动性的桥梁。
(4)光是概率波：概率大的地方落下的光子多，形成亮纹；概率小的地方落下的光子少，形
学科网（北京）股份有限公司
成暗纹。物理学中把光波看成是一种概率波，干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率分布的反映。
【师生互动】 为了对光的本性做进一步的考察与分析，物理学家把屏换成感光底片，在不断变化光的强度的情况下，用短时间曝光的方法进行了光的双缝干涉实验(如图所示)。
当光子数目较少时，光表现出粒子性还是波动性？当光子数目较多时，光表现出粒子性还是波动性？
提示：当光子数目较少时，光是作为一个个粒子落在感光底片上的，显示出了光的粒子性；当光子数目较多时，光与感光底片量子化的作用积累起来形成明暗相间的条纹，显示出了光的波动性。
学生用书↓第72页
光的波粒二象性的理解
(多选)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
答案：ABD
解析：当光子数目较少时，表现出粒子性，当光子数目较多时，表现出波动性，故A正确；波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，故B正确；光具有波粒二象性，即光既具有波动性又具有粒子性，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，故D正确，C错误。
光的波粒二象性的理解
光的两种性质 | 实验基础 | 表现 | 说明 |
学科网（北京）股份有限公司
波动性 | 干涉和 衍射 | (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述 (2)大量光子容易显示出波动性 | (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的 (2)光的波动性不同于宏观概念的波 |
粒子性 | 光电效应、康普顿效应 | (1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质 (2)少量或个别光子容易显示出粒子性 | (1)粒子的含义是“不连续”的“一份一份”的 (2)光子不同于宏观概念的粒子 |
针对练．(多选)(2025·浙江绍兴高二期末)下列四个实验能证明光具有粒子性的是( )
答案：AB
解析：题图A是光电效应实验，证明了光具有粒子性，A正确；题图B是康普顿效应，表示的是光子和电子一对一的作用规律，证明光子既具有能量，也具有动量，证明了光具有粒子性，B正确；题图C是单色光的衍射现象，证明了光具有波动性，C错误；题图D是光
学科网（北京）股份有限公司