17.3公开课粒子的波动性幻灯片.ppt

波粒二象性 17.3 粒子的波动性 了解光既具有波动性，又具有粒子性。 知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。 知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。 教学目标 粒子性 波动性 （具有能量） （具有频率） （具有动量） h h架起了粒子性与波动性之间的桥梁 （具有波长） 光是一种电磁波，具有波长和频率，同时是一种粒子，即光子，因此光具有波粒二象性 一、光的波粒二象性 法国物理学家，德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。 1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。 普朗克 二、粒子的波动性 德布罗意写道：“整个19世纪以来在光学上，与波动方面的研究相比，忽视了粒子方面的研究；而在实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们吧粒子方面的图像想的太多，而忽视了波的现象？” 1、粒子波动性的假设 1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。 提出：实物粒子也具有波动性 实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子 这种与实物粒子相联系的波后来称为徳布罗意波，也叫物质波 2、德布罗意波关系式： 一个能量为E、动量为 p 的实物粒子同时具有波动性粒子性，该粒子波长和频率： 一切实物粒子都有波动性 大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布洛意关系 　既然实物粒子具有波动性，那么一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？ 　 质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为　　　　　　 计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。 例题：估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长 解：一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑时速度v≈7m/s ，则 例题：电子m=9.1?10-31Kg，速度v=5.0?107m/s, 对应的德布罗意波长为： 微观粒子具有较大的波长，可以显示出明显的波动性 宏观物体的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性 宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性．作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事． 三、物质波的实验验证 1、电子衍射实验 电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象 屏 P 多晶薄膜 高压 栅极 阴极 1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子） 也独立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维森共获 1937 年诺贝尔物理学奖。 电子束穿过铝箔后的衍射图像 除了电子以外，后来还陆续证实了质子，中子，以及原子的波动性。 课堂小结 光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性 光子的能量与动量之间的关系： 两式的物理量ε和p描述光的粒子性， ν和λ描述光的波动性。 实物粒子也具有波动性： 一个能量为E、动量为 p 的实物粒子同时具有波动性，动量为 P 的粒子波长： 这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波，也叫物质波。 教材习题解答 1、光的干涉和衍射说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性。 2、电子的徳布罗意波长大。 3、答：不会，因为宏观的子弹质量速度大，动量大，徳布罗意波长小。 1.关于物质波，下列说法正确的是(?? ?) A.速度相等的电子和质子，电子的波长长 B.动能相等的电子和质子，电子的波长短 C.动量相等的电子和中子，中子的波长短 D.甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍 A 当堂检测 　 2．在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用哪种方法？（ ） 　　A．增加光照时间 　　B．增大入射光的波长 　　C．增大入射光的强度 　　D．增大入射光频率 D 当堂检测 3.关于光的波粒二象性的理解，正确的是(??? ) D 当堂检测 A.大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性 B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C.高频光是粒子，低频光是波 D.波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著 当堂检测 4．能使金属钠产生光电效应的单色光的极限频率是6.0×1014Hz．根据能量守恒，用频率是7.0×1014Hz的紫光照射金属钠，产生光电子的最大初动能是__________ J． 6.6