17.3光的波动性习题课.pdf

教师课堂教学设计 ： 总 1课时 第 7课时 2017年 月2 20日 本节授课内容：§17.3光的波动性习题课 个人观点 备课人：范世豪 知识点一：光的波粒二象性 1.光的波粒二象性： 光既具有波动性，又具有粒子性。 2.光子的能量：ε =hv 3.光子的动量：p=h/λ 注意：物理量ε 和p描述光的粒子性，物理量v和λ 描述光的波动性，h架起了粒子性与波动 性的桥梁。 知识点二：粒子的波动性 1.德布罗意波：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它 对应，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也称物质波。 2.波的频率：v=ε /h 波的波长：λ =h/p 说明：ε 为粒子的能量，p为粒子的动量 知识点三：物质波的实验验证 1927年戴维孙和G。P。汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的 实验，得到了类似下图的衍射图样，从而证实了电子波动性。他们 为此获得了1973年的诺贝尔物理学奖。 拓展点一：光的波粒二象性的理解 1.光本性学说的发展简史 2.光的波粒二象性的理解 拓展点二：对物体波的理解 1．我们平时所看到的宏观物体运动时，我们看不见它们的波动性，但也有一个波长与之 对应，例如飞行子弹的波长约为10—Nm，这个波长实在是太小了。 2 ．波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性；宏观物体也存在波 动性，只是波长太小，难以观测。 3 ．对于光，先有波动图象(即v 和入)，其后在量子理论中引入光子的能量ε 和动量p 来补 充它的粒子性。反之，对于实物粒子，则先有粒子概念(即ε 和p) ，再引用德布罗意波 (即v 和λ ) 的概念来补充它的波动性。不过要注意这里所谓波动性和粒子性，实际上仍然都是 经典物理学的概念，所谓补充仅是形式上的。 综上所述，德布罗意的推想基本上是爱因斯坦于 1905 年关于光子的波粒二象性理论(光粒 子由波伴随着) 的一种推广，使之包括了所有的物质微观粒子。 问题一 对光的波粒二象性的理解 1 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( ) A ．有的光是波，有的光是粒子 B ．光于与电子是同样的一种粒子 C ．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D ．大量光予的行为往往显示出粒子性 [解析] 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为 (如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。 虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光 子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质， 所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。 光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现 出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其光子能量越 大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故选项C 正确，A 、B 、D 错误。 [答案] C 2 关于物质波，下列认识中错误的是 ( ) A ．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波 B ．X 射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 C ．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 D ．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象 [解析] 据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太 阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A 选项是正确的；由于X 射线本身就 是一种波，而不是实物粒子，故X 射线的衍射现象，并不能证实物质波理论的正确性，即B 选 项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C 选项 是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的， 但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性， 干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D 错误。综合以上 分析知，本题应选B 、D 。 [答案] BD 问题二 物质波的理解 3 下列说法中正