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成才之路 物理 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 選修3 5 波粒二象性 第十七章 第三節(jié)粒子的波動性 第十七章 如圖所示是一臺電子顯微鏡 豎直圓筒的上 下兩端分別裝著負極和正極 電壓可高達1 106V 它的分辨本領很高 可以看清大小為0 2nm的物體 你知道電子顯微鏡的分辨本領與哪些因素有關嗎 1 光的本性 1 19世紀初托馬斯 楊 菲涅耳 馬呂斯等分別觀察到了光的 和偏振現(xiàn)象 2 19世紀60年代和80年代 麥克斯韋和赫茲先后從理論上和實驗上確認了光的 本質 3 光電效應和康普頓效應揭示了光的 光的波粒二象性 干涉 衍射 電磁波 粒子性 h 粒子 波動 h 1 德布羅意波任何一種實物粒子都和一個波相聯(lián)系 這種波被稱為德布羅意波 也叫 波 2 物質波的波長和頻率波長公式 頻率公式 粒子的波動性 物質 3 物質波的實驗驗證 1 實驗探究思路干涉 衍射是 特有的現(xiàn)象 如果實物粒子具有波動性 則在一定條件下 也應該發(fā)生 或 現(xiàn)象 波 干涉 衍射 2 實驗驗證1927年戴維孫和G P 湯姆孫分別利用晶體做了 的實驗 得到了類似右圖的 圖樣 從而證實了電子的波動性 他們?yōu)榇双@得了1937年的諾貝爾物理學獎 電子束衍射 衍射 一 光學發(fā)展史 二 對光的波粒二象性的理解 答案 ABD C解析 C為光電效應實驗 證明了光的粒子性 其余的三個實驗均證明了光的波動性 對光的波粒二象性的理解 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 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 有靜止質量 光子不是實物粒子 沒有靜止質量 電子是以實物形式存在的物質 光子是以場形式存在的物質 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 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 個別或少數光子的作用就足以引起光接收裝置的反應 所以其粒子性就很顯著 故選項C正確 A B D錯誤 答案 C 點評 在宏觀現(xiàn)象中 波與粒子是對立的概念 而在微觀世界中 波與粒子可以統(tǒng)一 由于我們的經驗局限于宏觀物體的運動 微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同 我們從來沒有過類似的經歷 光既不是宏觀觀念的波 也不是宏觀觀念的粒子 光具有波粒二象性是指光在傳播過程中和同其他物質作用時分別表現(xiàn)出波和粒子的特性 答案 A解析 小孔成像說明光沿直線傳播 選項C D說明光的波動性 故選項A正確 對物質波的理解 因為子彈的德布羅意波長太短 無法觀察到其波動性 不會看到這種現(xiàn)象 因德布羅意波是一種概率波 粒子在空間出現(xiàn)的概率遵從波動規(guī)律 而非宏觀的機械波 更不是粒子做曲線運動 點評 認為運動物體將做曲線運動是容易出現(xiàn)的錯誤 以宏觀觀念的波來理解德布羅意波是錯誤的根源 德布羅意波是一種概率波 在一般情況下不能用確定的坐標描述粒子的位置 無法用軌跡描述粒子的運動 但是粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配 不是粒子將做曲線運動 不能將物質波與宏觀意義上的機械波相混淆 物質波的實質是指粒子在空間的分布的概率是受波動規(guī)律支配的 它與機械波有著本質的區(qū)別 更不能將粒子的運動軌跡與波動性聯(lián)系在一起 答案 D 易錯分析 只知實物粒子具有波動性 不會具體問題具體分析 對于宏觀物體子彈來說 物質波波長僅為10 34m左右 因為波長越長衍射現(xiàn)象越顯著 動量大的子彈的波動性忽略不計仍沿確定的軌道運動 所以未沿擊中靶的拋物線運動 原因是未瞄準 正確答案 不是