2017人教版高中物理选修3-5（课件+检测）:17.3粒子的波动性 （2份打包）

3粒子的波动性 目标导航 学习目标 1.能说出光的波粒二象性的意义。 2.知道实物粒子具有波动性,能说出物质波的概念。 重点难点 重点:光的波粒二象性。 难点:对物质波概念的理解。 激趣诱思 有一位记者曾向英国物理学家、诺贝尔奖获得者布拉格请教:“光是波还是粒子?”布拉格幽默地回答道:“星期一、三、五它是一个波,星期二、四、六它是一个粒子。”你能看出光的本性到底是什么吗? 简答:光既具有波动性,又具有粒子性。 预习导引 一、光的波粒二象性 1.光的本性 光能够发生干涉、衍射现象,说明光具有波动性;光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性。即光具有波粒二象性。 2.光子的能量和动量 能量表达式:ε=hν,动量表达式:p=。 3.h的意义 能量和动量是描述物质的粒子性的重要物理量,波长和频率是描述物质的波动性的典型物理量,表达式中左边是粒子性、右边是波动性,是h起了重要作用,架起了波动性和粒子性的桥梁。 预习交流1 光具有波动性是否说明光就是我们宏观意义上的波? 答案:不是。光具有粒子性,也具有波动性,所以我们说光具有波粒二象性,这里的粒子不是我们平时所说的粒子,同样这里的波也不是我们宏观意义上的波。 二、粒子的波动性 1.物质的分类 物理学中把物质分为两类,一类是分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质;另一类是场,像电场、磁场这种看不见的,不是由实物粒子组成的,而是一种客观存在的特殊物质。 2.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。 3.物质波的波长和频率 波长公式:λ=,频率公式:ν=。 三、物质波的实验验证 宏观物体的德布罗意波波长太小,很难观察到它们的波动性。微观粒子则不同,可找到与其波长差不多的障碍物或孔。如1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验,得到了明显的衍射图样,从而证实了电子的波动性。 预习交流2 德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性,可是我们观察运动着的汽车(如图所示),并未感到它的波动性。你如何理解该问题?请与同学交流自己的看法。 答案:一切微观粒子都存在波动性,宏观物体(汽车)也存在波动性,只是因为宏观物体质量大、动量大、波长短,难以观测。 一、　光的波粒二象性 知识精要 1.光的本性认识史 人类对光的认识经历了漫长的历程,从牛顿光的微粒式到托马斯·杨和菲涅耳的波动式,从麦克斯韦光的电磁说到爱因斯坦的光子说。直到20世纪初,对于光的本性的认识才提升到一个更高层次,即光具有波粒二象性。对于光的本性认识史,列表如下: 学说 名称 微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性 代表 人物 牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因斯坦 公认 实验 依据 光的直线传播、光的反射 光的干涉、衍射 能在真空中传播,是横波,光速等于电磁波速 光电效应、康普顿效应 光既有波动现象,又有粒子特征 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 光是具有电磁本性的物质,既有波动性又有粒子性 实验 基础 表现 说明 光的波动性 干涉和衍射 (1)光是一种概率波,即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述。 (2)足够能量的光在传播时,表现出波的性质 (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。 (3)波长越长的光越易表现出波动性 光的粒子性 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)少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的。 (2)光子不同于宏观概念的粒子 2.光的波粒二象性的理解 续表 实验基础 表现 说明 波动性和粒子性的 对立、统一 (1)大量光子易显示波动性,而少量光子易显示出粒子性。 (2)波长长(频率低)的光波动性强,而波长短(频率高)的光粒子性强 光子说并未否定波动性,ε=hν=中,ν和λ就是波的概念 思考探究 有一位记者曾向英国物理学家、诺贝尔奖获得者布拉格请教:光是波还是粒子?布拉格幽默地答道:“星期一、三、五它是一个波,星期二、四、六它是一个粒子,星期天物理学家休息。”你是如何理解布拉格的回答的? 答案:光既不同于宏观观念的粒子,又不同于宏观观念的波,但光既具有粒子性,又具有波动性。粒子性、波动性是光本身的属性。 典题例解 【例1】 (多选)对光的认识,以下说法正确的是 (　　) A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性 B.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的 C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出粒子性