人教版高中物理选修3-5-17.3 粒子的波动性 课件 （共24张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-5-17.3 粒子的波动性 课件 （共24张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-12-13 13:13:07 | ||
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文档简介
课件24张PPT。17. 3 粒子的波动性学习目标 首先回顾前面对光的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程，从光的波粒二象性引出其他物质（粒子）也具有波动性，提出德布罗意波及德布罗意的关系式。然后通过德布罗意的关系式算出一些常见宏观物体的波长，得出宏观物体不易看到波动性的现象。最后通过介绍物质波的实验验证，如：电子衍射实验、电子双缝实验，让学生进一步了解物质波现象。
教学中较多的采用点拨法和启发式教学。把学习的主动权还给学生，在介绍光的发现历程的过程中，可以让学生在课前搜索一些发现光的性质的典故。利用上一节得到的公式，让学生观察其中的统一。并且在讨论德布罗意波的正确性方面，可以通过“子弹波”和“电子波”进行讨论。最后还可以通过视频，观察电子束的衍射现象。科学合理的教学方法能使教学效果事半功倍，达到教与学的和谐完美统一。设计思路光的本性有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：
光是波还是粒子？
布拉格幽默地回答道：“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。”
如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？
那么光的本性到底是什么？新课导入光学发展史T /年波动性粒子性光学发展史T /年波动性粒子性赫兹电磁波实验赫兹发现光电效应密立根光电效应实验康普顿效应牛顿微粒说占主导地位波动说渐成真理光学发展史T /年波动性粒子性光既具有粒子性，又具有波动性！光的干涉光的衍射光电效应康普顿效应v、λ光子的能量光子的动量 p 与 ε 是描述粒子性的，λ、v 是描述波动性的，h 则是连接粒子性和波动性的桥梁。一、光的波粒二象性新课讲授 他认为，“整个世纪以来( 指19世纪 ) 在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢” （1）德布罗意的物质波 德布罗(De · Broglie)，法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。二、粒子的波动性粒子性波动性（具有能量）（具有频率）（具有动量）h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁（具有波长） 能量为 ε、动量为 p 的粒子与频率为 v、波长为 ? 的波相联系，并遵从以下关系：ε = mc2 = hv 一个质量为 m 的实物粒子以速率 ? 运动时，即具有以能量 ε 和动量 p 所描述的粒子性，同时也具有以频率v 和波长 l 所描述的波动性。 后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。一切实物粒子都具有波动性 德布罗意关系 实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。 这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波 ( 物质波或概率波 )，其波长 ? 称为德布罗意波长。试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波长。解：一个中学生的质量大约为 m ≈ 50 kg ，百米跑时的速度约为 ? ≈ 7 m/s ，由光子的动量表达式有： 由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。想一想1. 电子动能 εk = 100 eV；子弹动量 p = 6.63×106 kg·m·s-1, 求它们的德布罗意波长。解：因电子动能较小，速度较小，可用经典物理学求解。 由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？ 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。 如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？ 1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末做电子衍射实验，验证电子具有波动性。电子衍射实验 1 戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。（2）物质波的实验验证实验现象实验装置显然将电子看成微粒无法解释电流出现了周期性变化 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。电子衍射实验2 电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象 X 射线一样产生衍射现象。 此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。电子衍射图样电子衍射实验电子双缝实验 1961年琼森（Claus J?nsson）将一束电子加速到 50 kev，让其通过一缝宽为 a = 0.5?10-6 m，间隔为 d = 2.0?10-6 m 的双缝，当电子撞击荧光屏时，发现了类似于双缝衍射实验结果。大量电子一次性的行为电子显微镜电子显微镜下的灰尘1. 德布罗意的物质波 这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波)，其波长 ? 称为德布罗意波长。2. 物质波的实验验证电子衍射实验 1电子衍射实验 2电子双缝实验1. 求静止电子经 15000 V 电压加速后的德布罗意波长。解：静止电子经电压 U 加速后的动能2. 质量 m = 50 kg 的人，以 v = 15 m/s 的速度运动，试求人此时的德布罗意波长。
教学中较多的采用点拨法和启发式教学。把学习的主动权还给学生，在介绍光的发现历程的过程中，可以让学生在课前搜索一些发现光的性质的典故。利用上一节得到的公式，让学生观察其中的统一。并且在讨论德布罗意波的正确性方面，可以通过“子弹波”和“电子波”进行讨论。最后还可以通过视频，观察电子束的衍射现象。科学合理的教学方法能使教学效果事半功倍，达到教与学的和谐完美统一。设计思路光的本性有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：
光是波还是粒子？
布拉格幽默地回答道：“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。”
如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？
那么光的本性到底是什么？新课导入光学发展史T /年波动性粒子性光学发展史T /年波动性粒子性赫兹电磁波实验赫兹发现光电效应密立根光电效应实验康普顿效应牛顿微粒说占主导地位波动说渐成真理光学发展史T /年波动性粒子性光既具有粒子性，又具有波动性！光的干涉光的衍射光电效应康普顿效应v、λ光子的能量光子的动量 p 与 ε 是描述粒子性的，λ、v 是描述波动性的，h 则是连接粒子性和波动性的桥梁。一、光的波粒二象性新课讲授 他认为，“整个世纪以来( 指19世纪 ) 在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢” （1）德布罗意的物质波 德布罗(De · Broglie)，法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。二、粒子的波动性粒子性波动性（具有能量）（具有频率）（具有动量）h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁（具有波长） 能量为 ε、动量为 p 的粒子与频率为 v、波长为 ? 的波相联系，并遵从以下关系：ε = mc2 = hv 一个质量为 m 的实物粒子以速率 ? 运动时，即具有以能量 ε 和动量 p 所描述的粒子性，同时也具有以频率v 和波长 l 所描述的波动性。 后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。一切实物粒子都具有波动性 德布罗意关系 实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。 这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波 ( 物质波或概率波 )，其波长 ? 称为德布罗意波长。试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波长。解：一个中学生的质量大约为 m ≈ 50 kg ，百米跑时的速度约为 ? ≈ 7 m/s ，由光子的动量表达式有： 由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。想一想1. 电子动能 εk = 100 eV；子弹动量 p = 6.63×106 kg·m·s-1, 求它们的德布罗意波长。解：因电子动能较小，速度较小，可用经典物理学求解。 由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？ 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。 如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？ 1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末做电子衍射实验，验证电子具有波动性。电子衍射实验 1 戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。（2）物质波的实验验证实验现象实验装置显然将电子看成微粒无法解释电流出现了周期性变化 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。电子衍射实验2 电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象 X 射线一样产生衍射现象。 此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。电子衍射图样电子衍射实验电子双缝实验 1961年琼森（Claus J?nsson）将一束电子加速到 50 kev，让其通过一缝宽为 a = 0.5?10-6 m，间隔为 d = 2.0?10-6 m 的双缝，当电子撞击荧光屏时，发现了类似于双缝衍射实验结果。大量电子一次性的行为电子显微镜电子显微镜下的灰尘1. 德布罗意的物质波 这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波)，其波长 ? 称为德布罗意波长。2. 物质波的实验验证电子衍射实验 1电子衍射实验 2电子双缝实验1. 求静止电子经 15000 V 电压加速后的德布罗意波长。解：静止电子经电压 U 加速后的动能2. 质量 m = 50 kg 的人，以 v = 15 m/s 的速度运动，试求人此时的德布罗意波长。