粒子的波动性 省赛获奖

高中物理选修3-5第十七章第3课光的波动性1.光的散射光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射2.康普顿效应一.康普顿效应补：波长的改变量与散射角有关。3.康普顿散射的实验装置与规律X

射线管探测器

石墨体(散射物质)j入射波长0散射波长康普顿正在测晶体对X射线的散射

按经典电磁理论：散射光的波长是不会改变的！4.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难5.光子理论对康普顿效应的解释1.有力地支持了爱因斯坦“光子说”；

2.首次在实验上证实了“光子具有动量”；3.证实了在微观世界中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。二.康普顿散射实验的意义三.光子的动量光子的质量光子的能量光子的动量动量和能量是描述粒子的,频率和波长则是用来描述波的动量能量频率波长架起了粒子性和波动性之间的桥梁。光的波粒二象性17世纪明确形成了两大对立学说牛顿惠更斯微粒说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性光是什么？从很早就开始了……干涉实验衍射实验光的偏振赫兹实验光电效应康普顿效应个人威望光既具有波动性，又具有粒子性一、光的波粒二象性规律总结:在不同条件下的表现不同★大量光子表现出波动性,个别光子表现出粒子性;★光在传播时表现出波动性,光和其他物质相互作用时表现出粒子性;★波长长的光波动性更强,波长短的光粒子性更强。干涉、衍射光电效应、康普顿效应训练1(多选)对光的认识,下列说法中正确的是(

)A.个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性B.光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了;光表现出粒子性时,就不具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现明显,在另外某种场合下,光的粒子性表现明显答案:ABD

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。二、实物粒子的波动性1.物质波的引入光具有粒子性，又具有波动性。光子能量和动量为

上面两式左边是描写粒子性的

E、P；右边是描写波动性的、。

将光的粒子性与波动性联系起来。即一切实物粒子都有具有波粒二象性？15实物粒子的波粒二象性的意思是：粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。2.德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波.3.德布罗意关系式动量为P的粒子的物质波的波长为：德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假设）获得了诺贝尔奖。16例1：试计算动能分别为100eV、1MeV的电子的德布罗意波长。（电子质量为9.11×10-31kg）解：由德布罗意公式得：动能分别为100eV时德布罗意波长。动能分别为1MeV时德布罗意波长。例2：质量m=50Kg的人，以v=15m/s

的速度运动，试求人的德布罗意波波长。解：上面的结果说明宏观物体的波动性是不显著的，对宏观物体不必考虑其波动性，只考虑其粒子性即可。

X射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。三.物质波的实验验证0.1nm一个电子被75V的电压加速后,（电子质量为9.11×10-31kg）其具有的德布罗意波长为λ=1.4×10-10m=0.14nm与x射线的波长相当

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。屏

P晶体薄膜高压电子枪电子衍射实验此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。电子衍射图样三.物质波的实验验证

1927年C.J.戴维森做了电子衍射实验，验证电子具有波动性。二.物质波的验验证三.物质波的实验验证三.物质波的实验验证课堂练习1.(多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是

(

)A.牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B.光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C.麦克斯韦预言了光是一种电磁波D.光具有波粒二象性解析:牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒,爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量,A错;干涉是波的特性,光能发生干涉说明光具有波动性,B正确;麦克斯韦根据光的传播不需要介质,以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等,从而推断出光是一种电磁波,后来赫兹用实验证实了光是一种电磁波,C正确;光具有波动性与粒子性,称为光的波粒二象性,D正确。答案:BCD2.(多选)关于光的波粒二象性,下列正确的说法是(

)A.光的频率越高,光子的能量越大,粒子性越显著B.光的波长越长,光的能量越小,波动性越显著C.频率高的光子不具有波动性,波长较长的光子不具有粒子性D.个别光子产生的效果往往显示粒子性,大量光子产生的效果往往显示波动性解析:光具有波粒二象性,但在不同情况下表现不同,频率越高,波长越短,粒子性越强,反之波动性明显,个别光子易显示粒子性,大量光子显示波动性,故选项A、B、D正确。答案:ABD3.(多选)关于物质波,下列说法错误的是(

)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作物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象答案:BD4.下列说法正确的是(

)A.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性,所以我们可以说光具有波粒二象性B.一个电子和一个质子具有相同的动能时,因为电子的质量比质子的小,所以电子的动量就小C.一个电子和一个质子具有相同的动能时,电子的德布罗意波长比质子的小D.一个电子和一个质子具有相同的动能时,电子的德布罗意波长比质