2016-2017学年高中物理 第17章 波粒二象性新人教版选修3-5_2

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修 3-5 波粒二象性 第十七章 第三节 粒子的波动性 第十七章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业7 易错案例剖析6 学习目标定位 理解光的波粒二象性 了解粒子的波动性 理解物质波的概念，知道物质波的实验验证 课堂情景切入 如图所示是一台电子显微镜，竖直圆筒的上、下两端分别装着负 极和正极，电压可高达 1106V。它的分辨本领很高，可以看清大 小为 0.2nm的物体。 你知道电子显微镜的分辨本领与哪些因素有关吗？ 知识自主梳理 1 光的本性 (1)19世纪初托马斯 杨、菲涅耳、马吕斯等分别观察到了光的 _、 _和偏振现象。 (2)19世纪 60年代和 80年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实验上确认了光的 _ 本质。 (3)光电效应和康普顿效应揭示了光的 _。 光的波粒二象性 干涉 衍射 电磁波 粒子性 h 粒子 波动 h 1 德布 罗 意波 任何一种实物粒子都和一个波相联系，这种波被称为德布罗意波，也叫 _波。 2 物 质 波的波 长 和 频 率 波长公式 _ ，频率公式 _ 。 粒子的波 动 性 物质 3 物 质 波的 实验验证 (1)实验探究思路 干涉、衍射是 _特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生 _或 _现象。 波 干涉 衍射 (2)实验验证 1927年戴维孙和 G.P.汤姆孙分别利用晶体做了 _的实验，得到了类似右图的 _ 图样，从而证实了电子的波动性。他们为此获得了 1937年的诺贝尔物理学 奖。 电子束衍射 衍射 重点难点突破 一、光学 发 展史 学说名称 微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性 代表人物 牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因斯坦 公认 实验 依据 光的直线传播 、光的反 射 光的干涉、衍 射 能在真空中传 播，是横 波，光速 等于电磁 波速 光电效应康普 顿效应 光既有波动现象， 又有粒子特征 内容 要点 光是一群弹性 粒子 光是一种机械 波 光是一种电磁 波 光是由一份一 份光子组 成的 光是具有电磁本性 的物质，既有 波动性又有粒 子性 年代 17世纪 17世纪 19世纪中 20世纪初 20世纪初 二、 对 光的波粒二象性的理解 光的波动性 光的粒子性 实验 基础 干涉、衍射 光电效应、康普顿效应 含义 光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的 波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的 可能性大小 (概率 )可用波动规律描述： (1)足 够能量的光 (大量光子 )在传播时，表现出波的性 质。 (2)频率低，波长长的光，波动性特征显 著。 粒子的含义是 “不连续 ”“一份一份 ”的，光的粒 子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有 动量和能量。 (1)当光同物质发生作用时，表 现出粒子的性质。 (2)少量或个别光子易显示 出光的粒子性。 (3)频率高，波长短的光，粒 子性特征显著。 光的波动性 光的粒子性 二象 性 (1)光子说并没有否定波动性， E h中， 表示光的频率，表示了波的特征。光既具有波动性，又具有粒子 性，波动性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同。 (2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为。 答案： ABD， C 解析： C为 光 电 效 应实验 ， 证 明了光的粒子性；其余的 三个 实验 均 证 明了光的波 动 性。 考点题型设计 对 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 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，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 点 评 ： 在宏 观现 象中，波与粒子是 对 立的概念，而在微 观 世界中，波与粒子可以 统 一。由于我 们 的 经验 局限于宏 观 物体的运 动 ，微 观 世界的某些属性与宏 观 世界不同，我 们 从 来没有 过类 似的 经历 ，光既不是宏 观观 念的波，也不是宏 观 观 念的粒子，光具有波粒二象性是指光在 传 播 过 程中和同其他 物 质 作用 时 分 别 表 现 出波和粒子的特性。 答案： A 解析： 小孔成像 说 明光沿直 线传 播， 选项 C、 D说 明光 的波 动 性，故 选项 A正确。 对 物 质 波的理解 因 为 子 弹 的德布 罗 意波 长 太短，无法 观 察到其波 动 性。 不会看到 这 种 现 象，因德布 罗 意波是一种概率波，粒子 在空 间 出 现 的概率遵从波 动规 律，而非宏 观 的机械波，更不 是粒子做曲 线 运 动 。 点 评 ： 认为 运 动 物体将做曲 线 运 动 是容易出 现 的 错误 ， 以宏 观观 念的波来理解德布 罗 意波是 错误 的根源，德布 罗 意 波是一种概率波，在一般情况下不能用确定的坐 标 描述粒子的 位置，无法用 轨 迹描述粒子的运 动 ，但是粒子在空 间 各 处 出 现 的概率受波 动规 律支配，不是粒子将做曲 线 运 动 ，不能将 物 质 波与宏 观 意 义 上的机械波相混淆，物 质 波的 实质 是指粒 子在空 间 的分布的概率是受波 动规 律支配的，它与机械波有着 本 质 的区 别 ，更不能将粒子的运 动轨 迹与波 动 性 联 系在一起 。 答案： D 易错案例剖析 易 错