崭新的一页：粒子的波动性学案(山东省潍坊市诸城市)

崭新的一页：粒子的波动性学案
[学习目标]
1、 知道光具有波粒二象性，区分光的波动性和微粒性。
2、 知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性，掌握波长λ=h/p的应用。
[温故知新]
1、 什么是光电效应？怎样解释光电效应？
2、光子的能量公式
光子的动量公式
3、 什么是光子说？爱因斯坦的光电效应方程是什么？
光具有粒子性，光子像其他粒子一样，有一定的能量和动量。光的干涉、衍射和偏振现象又向我们表明：光是一种波。那么，光究竟是什么？实物粒子的运动与光是否有类似之处？
<自主学习>个人仔细研读教材并完成下面填空和问题。
1、 光的波粒二象性
1、 光学发展史
学说 微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性
代表人物 公认
年代 17世纪 17世纪 19世纪中 20世纪初 20世纪初
2、 光具有波粒二象性
光的本性：光既具有 ，又具有 ，即光具有波粒二象性。
光子的能量表示式为 ，动量表示式为 。能量ε和动量р是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ⅴ是描述物质的波动性的典型物理量。可看出普朗克常量的重要性：h架起了 和 之间的桥梁。
思考：同样作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？
阅读课本“粒子的波动性”，完成下列问题
2、 粒子的波动性
1、 物质波
1924年，法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有 ，即每个运动的粒子都与一个对应的波相联系，而且粒子的能量ε和动量р跟它所对应的波的频率ⅴ和波长λ之间，也像光子跟光波一样，遵从如下关系： （1）、 （2）
这种与 的波后来称为德布罗意波，也叫物质波。
2、 物质波的实验验证
思考：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？
（1） 验证物质波是否存在的思路
人们知道， 、 是波动性质的特有表现。如果实物粒子具有波动性的话，在一定条件下，也该发生衍射现象。为证实粒子具有波动性质，我们先估计一下实物粒子波长的数量级，看看它实现衍射所需要的条件，对质量为1g、速度为1cm/s的物体来说，它的波长为λ=h/p= = cm，这么小的波长，比宏观物体的尺度小得多，根本无法观察到它的波动性。而一个原来静止的电子，在经过100V电压加速后，德布罗意波长约为0.12nm，因此有可能观察到电子的波动性。
（2） 物质波的实验验证
1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用 做了 的实验，得到了类似课本P38图17.3-1的衍射图样,从而证实了 的波动性.他们为此获得了1937年的诺贝尔物理学奖.
<合作探究>
思考：当时某一观点超出了人们的想象，不被人们所接受，历史上类似的事例我们还知道那些？
[典型例题]
1、 一个质量为450g的足球以10m/s的速度在空中飞行；一个初速为零的电子，通过电压为100V的加速电场。试分别计算它们的德布罗意波长。
2、某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s．分别计算它们的德布罗意波长．
3、下列说法中正确的是（ ）
A、物质波属于机械波
B、只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性。
C、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相对应，这种波叫物质波
D、宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性。
[跟踪练习]
1、以下说法正确的是（ ）
A、物体都具有波动性
B、抖动细绳一端，绳上的波就是物质波
C、通常情况下，质子比电子的波长长
D、核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道
2.关于光的本性，下列说法正确的是： （ ）
A.在其他条件相同时，光的频率越高，衍射现象越容易看到
B.频率越高的光，粒子性越显著，频率越低的光波动性越显著
C.大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往表现出粒子性
D.若让光子一个一个地通过狭缝时，他们将严格按照相同的轨道和方向做有规则的匀速直线运动
3.下列说法正确的是 （ ）
A.物质波属于机械波
B.只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性
C.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，这种波叫做物质波
D.宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性
4、一个带电荷量为单位电荷的粒子，经过206V的加速电压由静止加速后，它的德布罗意波长为0.002nm,试求这个粒子的质量。
[小结]
1、 知识梳理：
2、 规律方法总结：
[作业]
课本P40 T1、T2、T3
不思，故有惑；不求，故无得；不问，故不知。
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