《高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波動(dòng)性課堂導(dǎo)引素材 新人教版選修3-5（通用）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第十七章 波粒二象性 3 粒子的波動(dòng)性課堂導(dǎo)引素材 新人教版選修3-5（通用）（3頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、3 粒子的波動(dòng)性 互動(dòng)課堂 疏導(dǎo)引導(dǎo) 1.光的波粒二象性 光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性. 光子的能量ε=hν和動(dòng)量都是描述光的性質(zhì)的基本關(guān)系式.能量ε和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量，波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動(dòng)性的典型物理量.兩式左側(cè)的ε和p描述光的粒子性，右側(cè)的物理量ν和λ描述光的波動(dòng)性，它們通過普朗克常量h聯(lián)系在一起. 2.實(shí)物粒子的波動(dòng)性 （1）問題猜想：大家知道，光具有波動(dòng)性，但同時(shí)也具有粒子性，即光具有波粒二象性，那么像分子、原子、質(zhì)子、電子等微觀粒子是否具有波動(dòng)性呢？ （2）德布羅意假設(shè) 1924年，32歲的法國物理學(xué)家德布羅意在

2、他的博士論文中作出了肯定的回答，德布羅意認(rèn)為：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小的如電子、質(zhì)子，大的如行星、太陽及平時(shí)所見到的行駛的列車、流動(dòng)的人群、飛翔的鳥兒等等，都有一種波與之對(duì)應(yīng)，其波長為：. 式中的h是普朗克常量，數(shù)值h=6.63×10-34 J·s,p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量. 人們把這種波叫做物質(zhì)波，也叫德布羅意波. （3）物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 1927年，英美兩國物理學(xué)家受到德布羅意的啟示，在實(shí)驗(yàn)室中觀察到了電子束的衍射圖樣，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè). 案例 宏觀物體也具有波粒二象性嗎？ 電子、質(zhì)子等微觀粒子具有波粒二象性已是無可爭議的事實(shí)，因?yàn)椋藗円呀?jīng)通過實(shí)驗(yàn)觀察到了它們的干涉和衍射等

3、現(xiàn)象.宏觀物體由于運(yùn)動(dòng)動(dòng)量較大，根據(jù)德布羅意波長與動(dòng)量的關(guān)系,波長非常非常小，盡管不容易觀察到它們的干涉、衍射等波的現(xiàn)象，但它們?nèi)匀痪哂胁▌?dòng)性，有它們的波長，因此宏觀物體也具有波粒二象性. 活學(xué)巧用 【例1】 下列說法正確的是(　　) A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子與電子是同樣的一種粒子 C.光的波長越長，其波動(dòng)性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著 D.γ射線具有顯著的粒子性，不具有波動(dòng)性 思路解析：光同時(shí)有波粒二象性，只不過在有的情況下波動(dòng)性顯著，有的情況下粒子性顯著，光的波長越長，越容易觀察到其顯示波動(dòng)特性，因此A、D錯(cuò)而C正確.光子不同于一般的實(shí)物粒子，它沒有靜止質(zhì)量

4、，是一個(gè)個(gè)的能量團(tuán)，是光能量的最小單位. 答案：C 【例2】 關(guān)于物質(zhì)波，下列認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是(　　) A.任何運(yùn)動(dòng)的物體（質(zhì)點(diǎn)）都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波 B.X射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 C.電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 D.宏觀物體盡管可以看作物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象 思路解析：據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之相對(duì)應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見，選項(xiàng)A是正確的.由于X射線本身就是一種波，而不是實(shí)物粒子，故X射線的衍射現(xiàn)象并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，即選項(xiàng)B錯(cuò)誤.電子是一種實(shí)物粒子，電

5、子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動(dòng)著的實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，故選項(xiàng)C是正確的.由電子穿過鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知，少量電子穿過鋁箔后所落位置是散亂的、無規(guī)律的，但大量電子穿過鋁箔后落的位置則呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動(dòng)性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會(huì)發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.綜合以上分析知，本題應(yīng)選B、D. 答案：BD 【例3】 如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10 g的子彈都以103 m/s的速度運(yùn)動(dòng)，則它們的德布羅意波的波長分別是多長？（中子的質(zhì)量為1.67×10-27 kg） 思路解析：中子的動(dòng)量為：p1=m1v,子彈的動(dòng)量為：p2=m2v,據(jù)λ=hp知中子和子彈的德布羅意波長分別為：, 聯(lián)立以上各式解得：, 將m1=1.67×10-27 kg,v=1×103 m/s, h=6.63×10-34 J·s,m2=1.0×10-2 kg 代入上面兩式可解得：λ1=4.0×10-10 m,λ2=6.63×10-35 m. 答案：4.0×10-10 m,6.63×10-35 m