高中物理第十七章3粒子的波动性课件新人教版选修3510282177

高中物理第十七章波粒二象性崭新的一页粒子的波动性课件新人教版选修35

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第六页，共23页。
由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动(yùndòng)着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动
(yùndòng)着的物体都有一种波h与/ 它p 对应，该
波【的例波1长】λ试=估算(ɡū 。suàn)一个中学生在跑百米时
的德布罗意波的波长。
解：估计一个(yī ɡè)中学生的质量m≈50kg ，百米跑时速度v≈7m/s ，则
h 6.631034 m 1.91036 m
p 50 7
由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小 7
，所以很难表现出其波动性。
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【例2】(1)电子动能Ek=100 eV；(2)子弹动量 (dòngliàng)p=6.63×106 kg.m.s-1, 求德布罗意波长。
解 (1)因电子动能较小，速度较小，可用非相对论公式
1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想(shèxiǎng) ，人们对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。
一切实物粒子都有具有波粒二象性。?
3
第三页，共23页。
2、德布罗意的物质波
德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960)
德布罗意原来学习历史，后来改学理论物
【重点难点】
1、重点：粒子波动性的理解
2、难点：对德布罗意波的实验验证
2
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一、德布罗意物质波的假设
1.物质波的引入
光具有(jùyǒu)粒子性，又具有
(jùyǒu)波动性。光子能量
E h
P h
(néngliàng)和动量上为面两式左边是描写粒子性的
E、P；右边是描写波动

人教版高中物理选修3-5 第17章第3节粒子的波动性

例2：电子动能Ek=100eV，质量m=9.110-31Kg,
求德布罗意波长。
解：电子动能较小，速度较小，用非相对论公
式求解：
Ek
1 mυ2 2
p2 2m
,
p = mυ = 2mEk
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
h h =1.23Å=1.23×10-10m=12.3nm mυ p
可见，微观粒子的波动性较显著，如电子运动时，相当于X射线波段。
身体健康，学习进步。 8、生活本来很不易，不必事事渴求别人的理解和认同，静静的过自己的生活。心若不动，风又奈何。你若不伤，岁月无恙。
9、命运要你成长的时候，总会安排一些让你不顺心的人或事刺激你。 10、你迷茫的原因往往只有一个，那就是在本该拼命去努力的年纪，想得太多，做得太少。 11、有一些人的出现，就是来给我们开眼的。所以，你一定要禁得起假话，受得住敷衍，忍得住欺骗，忘得了承诺，放得下一切。 12、不要像个落难者，告诉别人你的不幸。逢人只说三分话，不可全抛一片心。 13、人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14、不要那么敏感，也不要那么心软，太敏感和太心软的人，肯定过得不快乐，别人随便的一句话，你都要胡思乱想一整天。 15、不要轻易去依赖一个人，它会成为你的习惯，当分别来临，你失去的不是某个人，而是你精神的支柱;无论何时何地，都要学会独立行走，它会让你走得更坦然些。
如果波长与障碍物相当，衍射现象最明显。
。
光学发展史
托马斯·杨双缝干涉实验
惠更斯波动说
菲涅耳衍射实验
麦克斯韦电磁说
赫兹
波
电磁波实验
动
性
1690 1672

高中物理人教版选修3-5(课件)第十七章波粒二象性 3 粒子的波动性

动性之间的密切关系．
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[再判断] 1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．( √ ) 2．光子数量越大，其粒子性越明显．( × ) 3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．( √ )
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[后思考] 由公式 E＝hν 和 λ＝hp，能看出波动性和粒子性的联系吗？【提示】从光子的能量和动量的表达式可以看出，是 h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁．
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[合作探讨] 探讨 1：认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？【提示】应从微观的角度建立光的行为图像，认识光的波粒二象性．探讨 2：光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子，这句话正确吗？【提示】不正确．光具有波粒二象性，只是有时表现为波动性，有时表现为粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子．
【答案】 ACE
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1光既有波动性又有粒子性，二者是统一的. 2光表现为波动性，只是光的波动性显著，粒子性不显著而已. 3光表现为粒子性，只是光的粒子性显著，波动性不显著而已.
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粒子的波动性及物质波的实验验证
[先填空] 1．粒子的波动性 (1)德布罗意波 1924 年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有_波__动__性___，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___．
出粒子的性质
续”“一份一份”的
(2)少量或个别光子容易显示出光 (2)光子不同于宏观观念
的粒子性
的粒子
(3)波长短的光，粒子性显著

人教版高中物理选修3-5课件：17-3粒子的波动性 (共53张PPT)

【规范解答】
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，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．
2．德布罗意认为任何运动着的物体均有波动性，可是我们观察运动着的汽车(如图所示)，并未感到它的波动性．你如何理解该问题？请与同学交流自己的看法．提示：一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大、动量大、波长短，难以观测．
3．为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？提示：因为宏观物体对应的德布罗意波的波长很短，所以通常情况下，我们很难观察到其波动性；而当一个原来静止的电子，在经过100 V电压加速后，德布罗意波长约为0.12 nm，因此有可能观察到电子的波动性.
要点二对物质波的理解
1.物质的分类 (1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质； (2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．
2．物质波的普遍性任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故． 3．分析求解物质波问题的方法 (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式 p＝mv. h (2)根据德布罗意波长公式λ＝ p求解．
2．光子的能量和动量 (1)能量：e＝ hν ；
h (2)动量：p＝ λ

高二物理选修35同步课件第17章第3节粒子的波动性第4节概率波第5节不确定关系共28

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.戴维森共获此后19，37人年们诺相贝继尔证物理实学了奖原。子、分子、中子等都具有波动性。
阴栅多晶薄
极K 极G 膜Cs
U
高
屏
压
P
1961年琼森（Claus Jönsson）将一束电子加速到 50 Kev，让其通过一缝宽为 a = 0.5106 m，间隔为 d = 2.010-6 m 的双缝，当电子撞击荧光屏时，发现了类似于双缝干涉实验结果。
• 2.电子束经实验得出了其衍射图样，从而证实了电子具有（波动性）
具有空间大小、质量、电量等，遵从牛顿第二定律，任意时刻有确定的位置和速度，以及确定的运动轨迹。
在经某典种物物理理学量中呈，时物空质周要期么性具的有分粒布子性( 确，定要的么具点有于处波一具动身有性呢时?.为间什周么期微性观，粒确子定能的够方具向这上两具种有属空性
• 5. 了解不确定关系的概念。
动惠说更
斯波
1690 1672
说牛顿微粒
电麦磁克说斯
韦
1864 1905
光爱子因说斯
坦
波动性
T /粒年子
性
结论：光既具有粒子性，又具有波动性！
光的干光的

ν、
涉
衍射
λ
光电效康普顿效 ε
应
应
p
h
ph
光子
的能
光子
量
的动
h
量
架起了粒子性与波动性之
激
光
束
像
屏
讨论 x
入
射粒子

高二物理人教版选修3-5课件：第十七章 3、4、5 粒子的波动性、概率波、不确定性关系

4．经典的粒子和经典的波 (1)经典粒子有一定的质量和空间大小，遵循牛顿运动定律，
在任意时刻有确定的位置和速度，在时空中有确定的轨道．
(2)经典波的基本特征是：具有频率和波长，即具有时空的周期性．
5．概率波 (1)光波是一种概率波
光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子自身固有的性
解析
宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到
它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D项错；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在， B 项错．只有C项正确．答案 C
三、对概率波的理解
例3 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光
屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通
解析
光是一种概率波，对于一个光子通过单缝落在何处，是不
确定的，但概率最大的是中央亮纹处，可达95%以上，还可能落
到暗纹处，不过落在暗纹处的概率最小 ( 注意暗纹处并非无光子
到达)．故C、D选项正确．答案 CD
四、对不确定性关系的应用
例4 设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射
1 ．单缝衍射现象中，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有不确定性．
2．单缝衍射现象中，粒子通过狭缝后，在垂直原来运动方向的
动量是不确定的，即通过挡板后粒子的动量具有不确定性．
3．微观粒子运动的位置不确定量 Δx 和动量的不确定量 Δp 的关系 h 式为 Δx·Δp≥4π，其中 h 是普朗克常量．
质，光子在空间出现的概率可以通过以，光波是一种概率波．波动的规律确定，所

高中物理第十七章波粒二象性3粒子的波动性课件新人教版选修3_5

解析：由题目所给信息“电子的物质波波长很短，能防止发生明显衍射现象”及发生衍射现象的条件可知，电子的物质波的波长比原子尺寸小得多，由 p＝hλ可知它的动量应很大，即速度应很大，选项 A 正确，选项 B 错误；由信息“利用 X 射线或中子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知，中子的物质波或 X 射线的波长与原子尺寸相当，选项 C 错误，选项 D 正确．
3．电子显微镜的最高分辨率高达 0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将( A )
A．小于 0.2 nm B．大于 0.2 nm C．等于 0.2 nm D．以上说法均不正确解析：显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率越高，由 λ＝hp知，如果把质子加速到与电子相同的速度，因质子的质量更大，则质子的波长更短，分辨能力更高．
解析：光既具有波动性，又具有粒子性，说明了光具有波粒二象性，选项 A 正确；一个电子和一个质子具有相同的动能时，动量和动能的关系式为 p＝ 2mEk，由于电子的质量比质子的质量小，可知电子的动量小，选项 B 正确；又由 λ＝hp知电子的动量小，其德布罗意波长应比质子的德布罗意波长大，选项 C 错误，选项 D 正确．
解析：由动量守恒定律有 p2－p1＝(m1＋m2)v 及 p＝hλ得λh2－λh1＝hλ，所以 λ＝λ1λ－1λ2λ2.
7．光具有波粒二象性，光子的能量 ε＝hν，其中频率 ν 表示波的特征，在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量 p 与光波波长 λ 的关系 p＝hλ.若某激光管以 P＝60 W 的功率发射波长 λ＝663 nm 的光束，试根据上述理论计算：
解得 n＝PhΔctλ＝66.603××11×0－6364×3×3×101－09 8＝2.0×1020 个．

(全国通用版)高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性课件新人教版选修35

光的粒子性
光电效应、康普顿效应粒子的含义是“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。
2．光子的能量和动量 hν (1)能量：ε＝____ __； h (2)动量：p＝______ λ 。
3．意义粒子性的重要物理量；波长 λ和频率ν 是描能量 ε和动量 p 是描述物质的 ________
h 波动性的典型物理量。因此 ε＝ ______ hν和 p ＝ ______ 述物质的 ________ λ 揭示了光的粒
波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条干涉、衍射是______ 干涉或________ 衍射现象。件下，也应该发生________ (2)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，得到了类似右图的 ________ 衍射图 ______________ 样，从而证实了电子的波动性。他们为此获得了 1937 年
解析：黑体辐射是光的反射问题，选项C错误；动能相等的质子和电子， h 质子的动量大，由德布罗意波长公式λ＝p知，质子的波长小，选项D错误。
『想一想』
2018年6月30日，中国运动员苏炳添在2018钻石联赛巴
黎站比赛中，以 9.91s 的成绩再次追平了男子 100m 亚洲记录。设苏炳添的质量约为75kg，请计算他在100m比赛时的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显。答案：8.76×10－37m，波动性很不明显
( × )
( √ )

2019-2020年高中物理第17章波粒二象性3粒子的波动性课件新人教选修3_5

[后思考] 由公式 E＝hν 和 λ＝hp，能看出波动性和粒子性的联系吗？【提示】从光子的能量和动量的表达式可以看出，是 h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁．
[合作探讨] 探讨 1：认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？【提示】应从微观的角度建立光的行为图像，认识光的波粒二象性．探讨 2：光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子，这句话正确吗？【提示】不正确．光具有波粒二象性，只是有时表现为波动性，有时表现为粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子．
(1)能量：ε＝__h_ν_. h
(2)动量：p＝_λ__.
3．意义
能量 ε 和动量 p 是描述物质的_粒___子__性的重要物理量；波长 λ 和频率 ν 是描 h
述物质的__波__动__性的典型物理量．因此 ε＝_h_ν_和 p＝__λ_揭示了光的粒子性和波
动性之间的密切关系．
[再判断] 1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．( √ ) 2．光子数量越大，其粒子性越明显．( ×) 3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．( √ )
3．求解物质波波长的方法 (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式 p＝mv. (2)根据波长公式 λ＝hp求解． (3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε ＝hν，动量 p＝hλ；微观粒子的动能：Ek＝12mv2，动量 p＝mv.
3．下列说法中正确的是 ( ) A．物质波属于机械波 B．物质波与机械波有本质区别 C．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 D．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波 E．宏观物体运动时，虽看不到它的衍射或干涉现象，但宏观物体运动时仍具有波动性

高中物理 17.3 粒子的波动性课件新人教版选修3-5

1．光子与实物粒子的异同点？提示：光子与粒子都有能量和动量，这是粒子性特征，但二者有本质区别，光子无静止质量，本质是一种场且没有自己的轨道特征，而实物粒子有静止质量，运动时有经典的轨道。
2．光的波动性与机械波有哪些异同点？提示：二者都可观察到干涉与衍射现象，这是波的特征。但二者有本质区别，如传播时，光可在真空中传播，且速度比在介质中大，机械波的传播只能借助介质，单个的光子也具有波动性，其粒子性与波动性组成一个有机体，相互间并不独立存在。
例1
[2014· 伊犁哈萨克高二检测]关于光的波粒二象性的理 )
解正确的是(
A．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性 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．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
①光子传播时，表现出波的性质光的波动性 ②大量光子表现出波动性 ③频率低的光表现出光的波动性，波长越长，波动性越明显
①光的波动性是波本身的属性，不是光子之间相互作用产生的 ②光的波动性中的波不同于宏观观念上的波
波和粒子的对立、统一
①宏观世界：波和粒子是相互对立的 ②微观世界：波和粒子是统一的
二、粒子的波动性及实验验证 1．粒子的波动性： (1)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
h (2)物质波的波长：λ＝ p ε (3)物质波的频率：ν＝ h
。
。。
2.物质波的实验验证： (1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实
2. 物质波的理解。
课前自主学习