《江西省宜春市宜春中學(xué)高中物理 第16章 粒子的波動性導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-5》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《江西省宜春市宜春中學(xué)高中物理 第16章 粒子的波動性導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-5（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、江西省宜春市宜春中學(xué)高中物理 第16章 粒子的波動性導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-5 【導(dǎo)——知識目標(biāo)】 知識點一：光的波粒二象性 1.光的波粒二象性： 光既具有波動性，又具有粒子性。 2.光子的能量：ε=hv 3.光子的動量：p=h/λ 注意：物理量ε和p描述光的粒子性，物理量v和λ描述光的波動性，h架起了粒子性與波動性的橋梁。 知識點二：粒子的波動性 1.德布羅意波：任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與它對應(yīng)，這種與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也稱物質(zhì)波。 2.波的頻率：v=ε/h 波的波長：λ=h/p 說明：ε為粒子的能量，p為粒子

2、的動量 知識點三：物質(zhì)波的實驗驗證 1927年戴維孫和G。P。湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實驗，得到了類似下圖的衍射圖樣，從而證實了電子波動性。他們?yōu)榇双@得了1973年的諾貝爾物理學(xué)獎 【思——自主學(xué)習(xí)】 1.光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有___ _ ____。 (1)大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性。比如，干涉、衍射現(xiàn)象中，如果用強(qiáng)光照射，在光屏上立刻就出現(xiàn)了干涉、衍射條紋，波動性體現(xiàn)了出來；如果用很微弱的光照射，在感光屏上就只能觀察到一些分布毫無規(guī)律的光點，體現(xiàn)出了粒子性。但是如果在微弱的光照射時間加大的情況下，感光底片上光

3、點的分布又會出現(xiàn)一定的規(guī)律性，傾向于干涉、衍射的分布規(guī)律。這些實驗為人們認(rèn)識光的波粒二象性提供了良好的證據(jù)。 (2)頻率低的光波動性明顯，頻率高的光粒子性明顯。 (3)光在傳播時容易表現(xiàn)出波動性，在與其他物質(zhì)相互作用時，容易表現(xiàn)出明顯的粒子性。 (4)光子說不排斥波動性，光子的能量的計算公式中就包含著波動的因素——頻率。 2．光子的能量ε和動量p可以表示為ε＝________和p＝________，它們是描述光的性質(zhì)的基本關(guān)系式，其中________是架起了粒子性與波動性之間的橋梁。 3．實物粒子也具有波動性，即每一個運動的粒子都與一個對應(yīng)的________相聯(lián)系，而且粒子的能量ε和

4、動量p跟它所對應(yīng)的波的頻率ν和波長λ之間，也像光子跟光波一樣，遵從如下關(guān)系ν＝________和λ＝________，這種與實物粒子相聯(lián)系的波后來稱為________，也叫做物質(zhì)波。 【議小組合作】 光的波粒二象性 1對光的認(rèn)識，以下說法中正確的是(　　) A．個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性 B．光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的 C．光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時，就不具有波動性了 D．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種情境下光的波動性表現(xiàn)明顯，在另外某種情境下，光的粒子性表現(xiàn)明顯 【2】．關(guān)于對光的認(rèn)識，下

5、列說法正確的是(　　) A．頻率高的光是粒子，頻率低的光是波 B．光有時是波，有時是粒子 C．光有時候表現(xiàn)出波動性，有時候表現(xiàn)出粒子性 D．光既是宏觀概念中的波，也是宏觀概念中的粒子 光波是概率波 【5】對于光的波粒二象性的說法中，正確的是(　　) A．在一束傳播的光束中，有的光是波，有的光是粒子 B．光子與電子同樣是一種粒子，光波與機(jī)械波同樣是一種波 C．光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的 D．光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子的能量E＝hν中，頻率ν仍表示的是波的特征 【展】【評】[ 檢] 1．人類對光的本性的認(rèn)識經(jīng)歷了曲折的過程。下列

6、關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實的是(　　) A．牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的 B．光的雙縫干涉實驗顯示了光具有波動性 C．麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波 D．光具有波粒二象性 2．能說明光具有波粒二象性的實驗是(　　) A．光的干涉和衍射 B．光的干涉和光電效應(yīng) C．光的衍射和康普頓效應(yīng) D．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng) 3．關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是(　　) A．光子說并沒有否定光的電磁說 B．光電效應(yīng)現(xiàn)象反映了光的粒子性 C．光的波粒二象性是綜合了牛頓的微粒說和惠更斯的波動說提出來的 D．大量

7、光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性 4．下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，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，其波動性越明顯；波長越短，其粒子性越顯著 D．大量光子的行為往往顯示出粒子性 5．關(guān)于物質(zhì)波，下列說法中正確的是(　　) A．速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長大 B．動能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長小 C．動量相等的電子和中子，中子的波長小 D．甲電子速度是乙電子的3倍，甲電子的波長也是乙電子的3倍 6．已知α粒子的質(zhì)量mα＝6.64×10－27 kg，速度v＝3×10

8、7 m/s，要觀察到α粒子明顯的衍射現(xiàn)象，障礙物的尺寸約為(　　) A．3.3×10－10 m　　　B．3.3×10－12 m C．3.3×10－15 m D．3.3×10－18 m 議答案： 1. 【答案】A、B、D 【解析】個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性；光與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)為波動性，光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性。因為波動性表現(xiàn)為粒子分布概率，光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性，因為大量粒子的個別行為呈現(xiàn)出波動規(guī)律，故正確選項有A、B、D。 2. 解析：波動性和粒子性是微觀粒子(包括光)具有的不可分割的兩種固有屬

9、性，在不同情況下，一種屬性起主要作用，該屬性就表現(xiàn)出來或?qū)傩燥@著。但微觀粒子的波動性和粒子性與宏觀概念中的波和粒子是完全不同的。 答案：C 檢測練習(xí)答案 1. 解析：牛頓的“微粒說”認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻的介質(zhì)中以一定的速度傳播；愛因斯坦的光子說認(rèn)為光是一種電磁波，在空間傳播時是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，故本質(zhì)是不同的，A錯。 答案：B、C、D 2. 解析：光的干涉和光的衍射只說明光具有波動性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)只說明光具有粒子性，B、C正確。 答案：B、C 3. 解析：光既有粒子性，又有波動性，但這兩種特性并不是牛頓所支持的微粒說和惠更斯

10、提出的波動說，它體現(xiàn)出的規(guī)律不再是宏觀粒子和機(jī)械波所表現(xiàn)出的規(guī)律，而是自身體現(xiàn)的一種微觀世界特有的規(guī)律。光子說和電磁說各自能解釋光特有的現(xiàn)象，兩者構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體，而微粒說和波動說是相互對立的。 答案：A、B 4. 解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，光的有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說有的光是波，有的光是粒子。雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣的一種粒子。光的波粒二象性的理論和實驗

11、表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，其光子能量越大，個別或少數(shù)光子的作用就足以引起接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著，故選項C正確。A、B、D錯誤。 答案：C 5. 解析：由λ＝可知，動量大的波長小。電子與質(zhì)子的速度相等時，電子動量小，波長長。電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關(guān)系式：p＝ 可知，電子的動量小，波長長。動量相等的電子和中子，其波長應(yīng)相等。如果甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的動量也是乙的三倍，則甲的波長應(yīng)是乙的。 答案：A 6. 解析：根據(jù)德布羅意假說λ＝＝＝ m≈3.3×10－15 m。要觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，障礙物的尺寸與波長差不多，C正確。 答案：C