《学霸笔记 同步精讲》第6章 波粒二象性 3.波粒二象性（课件）高中物理教科版选择性必修3

(共34张PPT)
3.波粒二象性
第六章
2026
课 标 定 位
1.知道光的波粒二象性,理解其对立统一的关系,会分析有关现象。
2.知道实物粒子具有波动性和粒子性,会计算物质波即德布罗意波的波长。
3.知道物质波的实验验证方法。
4.了解概率波的概念。
素 养 阐 释
物理观念:物质波、概率波。
科学思维:德布罗意运用类比、对称的思想,提出了物质波的概念。
科学探究:电子的衍射实验。
科学态度与责任:通过学习了解科学真知的获得并非一蹴而就,需要经过一个较长的历史发展过程,不断得到纠正与修正;通过相关理论的实验验证,逐步形成严谨求实的科学态度。
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
04
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
三、概率波与经典波的差异
物质波是一种概率波,在电子束衍射实验中,强度增大的地方是因为电子到达这里的概率大,强度减小的地方是因为电子到达这里的概率小。
【思考讨论】
判断下列说法的正误。
(1)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。
(2)光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子。(　　)
(3)牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的。(　　)
(4)向前飞行的子弹具有波动性。(　　)
(5)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。(　　)
(6)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。(　　)
√
×
×
√
√
√
(　　)
合作探究·释疑解惑
知识点一
光的波粒二象性
【问题引领】
曾有一位记者向诺贝尔物理学奖获得者布拉格请教:光是波还是粒子 布拉格幽默地答道:“星期一、三、五它是一个波,星期二、四、六它是一个粒子,星期天物理学家休息。”那么光的本性到底是什么呢 你是如何理解的
提示:光具有波粒二象性。光既不同于宏观观念的粒子,也不同于宏观观念的波,光既具有粒子性又具有波动性,粒子性和波动性都是光本身的属性。
1.对光的本性认识史
人类对光的认识经历了漫长的历程,从牛顿的光的微粒说到托马斯·杨和菲涅耳的波动说,从麦克斯韦的光的电磁说到爱因斯坦的光子说。直到20世纪初,对于光的本性的认识才提升到一个更高层次,即光具有波粒二象性。对于光的本性认识史,列表如下:
学说 微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性
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
理论 领域 宏观 世界 宏观 世界 微观 世界 微观 世界 微观
世界
【归纳提升】
2.对光的波粒二象性的理解
学说 实验基础 表现 说明
光的 波动性 干涉和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述。 (2)足够能量的光在传播时,表现出波的性质 (1)光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间相互作用产生的。
(2)光的波动性不同于宏观观念的波
光的 粒子性 光电效应、康普顿效应 (1)当光同物质发生作用时,这种作用是“一份一份”进行的,表现出粒子的性质。 (2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的。
(2)光子不同于宏观观念的粒子
大量光子表现出波动性,个别光子表现出粒子性,光具有波粒二象性。
【典型例题】
【例题1】 有关光的本性,下列说法正确的是(　　)
A.光既具有波动性,又具有粒子性,两种性质是不相容的
B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点
C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性
D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性
答案:D
解析:光既具有波动性,又具有粒子性,但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子。波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现,是同一客体的两个不同侧面、不同属性,我们无法用其中的一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性。只有选项D正确。
光子是能量为hν的微粒,表现出粒子性,而光子的能量与频率ν有关,体现了波动性,所以光子是统一了波粒二象性的微粒。但是它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;频率低的光波动性更强,频率高的光粒子性更强。
【变式训练1】 (多选)对光的认识,下列说法正确的是(　　)
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
解析: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;光与物质相互作用,表现为粒子性,光的传播表现为波动性;光的波动性与粒子性都是光的本质属性,故正确选项有A、B、D。
【问题引领】
知识点二
对物质波的理解
德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性,可是我们观察运动着的汽车,并未感觉到它的波动性,你如何理解该问题 谈谈自己的认识。
提示: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(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。
【归纳提升】
一般宏观物体物质波的波长很短,波动性很不明显,难以观察到其衍射现象,如只有利用金属晶格中的狭缝才能观察到电子的衍射图样。
【例题2】 如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动,则它们的德布罗意波长分别是多少 (中子的质量为1.67×10-27 kg)
答案:4.0×10-10 m　6.63×10-35 m
宏观物体波动性的三点提醒
(1)一切运动着的物体都具有波动性,宏观物体观察不到其波动性,但并不否定其波动性。
(2)要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别。
(3)在宏观世界中,波与粒子是对立的概念;在微观世界中,波与粒子可以
统一。
【变式训练2】 (多选)以下说法正确的是(　　)
A.宏观粒子也具有波动性
B.抖动细绳一端,绳上的波就是物质波
C.物质波也是一种概率波
D.物质波就是光波
答案:AC
解析:任何物体都具有波动性,故A正确。对宏观物体而言,其波动性难以观测,我们所看到的绳波是机械波,不是物质波,故B错误。物质波与光波一样,也是一种概率波,即粒子在各点出现的概率遵循波动规律,但物质波不是光波,故C正确,D错误。
课 堂 小 结
随 堂 练 习
1.(概率波)下列说法正确的是(　　)
A.声波是概率波
B.地震波是概率波
C.水波是概率波
D.光波是概率波
答案:D
解析:声波、地震波、水波是机械波,不是概率波,光波属于概率波,故A、B、C错误,D正确。
2.(波粒二象性)波粒二象性是微观世界的基本特征,下列说法正确的是
A.大量光子表现出光的粒子性
B.光电效应现象揭示了光的粒子性
C.黑体辐射现象可以用光的波动性解释
D.光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
答案:B
(　　)
解析:光具有波粒二象性,大量光子表现出光的波动性,故A错误;光电效应现象和康普顿效应揭示了光的粒子性,故B正确;黑体辐射的实验规律不能用光的波动性解释,而普朗克借助于能量子假说,解释了黑体辐射规律,破除了“能量连续变化”的传统观念,故C错误;光的波粒二象性是光的内在属性,即使是单个光子也有波动性,跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关,故D错误。
3.(物质波)以下关于物质波的说法正确的是(　　)
A.实物粒子与光子都具有波粒二象性,故实物粒子与光子是本质相同的物体
B.一切运动着的物体都与一个对应的波相联系
C.机械波、物质波都不是概率波
D.实物粒子的动量越大,其波动性越明显,越容易观察
答案:B
4.质量为5 t的汽车,当它以20 m/s的速度前进时,其德布罗意波长为多少 汽车的粒子性显著还是波动性显著
答案:6.63×10-39 m　粒子性