人教版高二物理选修3-5 17.3粒子的波动性 课件（26张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-5 17.3粒子的波动性 课件（26张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 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 | 2020-06-26 06:20:34 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第十七章
波粒二象性
第3节
粒子的波动性
波的类型
波的特性：干涉、衍射
机械波：由机械振动产生，需要依靠介质传播。
电磁波：可以在真空中传播。
干涉：两列或两列以上的相干波在空间中重叠时发生叠加形成新波形的现象。
衍射：波在传播过程中遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。
圆屏衍射
圆孔衍射
钢针的衍射
增透膜
薄膜干涉
镜面检测
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波.
爱因斯坦
康普顿
光电效应以及康普顿效应等无可辩驳的证实了光是一种粒子.
光的本性
1672
牛顿
微粒说
T/年
惠更斯波动说
1690
麦克斯韦电磁说
1864
1905
爱因斯坦光子说
波动性
粒子性
1801
托马斯·杨
双缝干涉
实验
1814
菲涅耳
衍射实验
赫兹
电磁波实验
1888
赫兹
发现光电效应
牛顿微粒说占主导地位
波动说
渐成真理
……….
光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性.
频率低波长长的光波动性较明显
频率高波长短的光粒子性较明显
光具有波粒二象性
一、光的波粒二象性
1、光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性。
2、光子的能量：
光子的动量：
3、动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来描述波动性的。
h
架起了粒子性和波动性之间的桥梁。
频率低波长长的光波动性较明显，频率高波长短的光粒子性较明显。
实物粒子有无波动性呢？
德布罗意
(due
de
Broglie,
1892-1960)
德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。
1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。
爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。
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。
1924年，德布罗意推想:自然界在许多方面是对称的，“波粒共存的观念可以推广到所有粒子”。既然光具有波粒二象性，则实物粒子或许也有这种二象性，在这样的推想下，德布罗意提出假设：实物粒子和光一样,也具有波粒二象性。
如果用能量ε和动量p来表示实物粒子的粒子性，用频率ν和波长λ来表征实物粒子的波动性。那么，对光适用的关系式也适用于实物粒子，即:
二、粒子的波动性
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联系。这种波称之为德布罗意波，也叫物质波。
（2）德布罗意波的波长、频率：
2、物质波的实验验证
（1）验证思路：干涉和衍射现象是波特有的现象，如果电子、质子等实物粒子也具有波动性，那么它们也应该能发生干涉和衍射现象。
（2）实验验证：
1927年戴维孙和汤姆孙
分别利用晶体做了电子束的衍射实验，得到
了电子的衍射图样,从而证明了电子的波动性。
电子的衍射图样
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。
（1）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、对德布罗意波的理解
（2）德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波。
（3）德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。
一、光的波粒二象性
1、光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性。
2、光子的能量：
光子的动量：
3、动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来描述波动性的。
h
架起了粒子性和波动性之间的桥梁。
频率低波长长的光波动性较明显，频率高波长短的光粒子性较明显。
二、粒子的波动性
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联系。这种波称之为德布罗意波，也叫物质波。
（2）德布罗意波的波长、频率：
2、物质波的实验验证
（1）验证思路：干涉和衍射现象是波特有的现象，如果电子、质子等实物粒子也具有波动性，那么它们也应该能发生干涉和衍射现象。
（2）实验验证：
1927年戴维孙和汤姆孙
分别利用晶体做了电子束的衍射实验，得到
了电子的衍射图样,从而证明了电子的波动性。
电子的衍射图样
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。
小结
波动性
干涉
衍射
偏振
粒子性
光电效应
康普顿效应
2.
1.光和实物粒子都具有波粒二象性
3.德布罗意波（物质波）：运动的实物粒子都有与之对应的波。
4.德布罗意波波长：
5.光波和德布罗意波都是概率波
6.大量粒子：更多的表现波动性
少量粒子：更多的表现粒子性
１.下列说法正确的是( )
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．γ射线具有显著的粒子性，不具有波动性
解析：选C.光同时具有波动性和粒子性，只是在有的情况下波动性更显著，有的情况下粒子性更显著．波长越长，波动性就更显著，粒子性就越不明显，波长越短，粒子性就更显著，波动性就越不明显，只有C选项正确．
2、根据物质波理论，以下说法中正确的是( )
A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
解析：选BD.一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确．宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选项错误．速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明显，所以D选项正确．
一质量为450
g的足球以10
m/s的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为100
V的电场加速．试分别计算它们的德布罗意波长．其中，电子质量为9.1×10－31
kg，普朗克常量h＝6.63×10－34
J·s.
物质波的理解与计算
例2
第十七章
波粒二象性
第3节
粒子的波动性
波的类型
波的特性：干涉、衍射
机械波：由机械振动产生，需要依靠介质传播。
电磁波：可以在真空中传播。
干涉：两列或两列以上的相干波在空间中重叠时发生叠加形成新波形的现象。
衍射：波在传播过程中遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。
圆屏衍射
圆孔衍射
钢针的衍射
增透膜
薄膜干涉
镜面检测
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波.
爱因斯坦
康普顿
光电效应以及康普顿效应等无可辩驳的证实了光是一种粒子.
光的本性
1672
牛顿
微粒说
T/年
惠更斯波动说
1690
麦克斯韦电磁说
1864
1905
爱因斯坦光子说
波动性
粒子性
1801
托马斯·杨
双缝干涉
实验
1814
菲涅耳
衍射实验
赫兹
电磁波实验
1888
赫兹
发现光电效应
牛顿微粒说占主导地位
波动说
渐成真理
……….
光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性.
频率低波长长的光波动性较明显
频率高波长短的光粒子性较明显
光具有波粒二象性
一、光的波粒二象性
1、光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性。
2、光子的能量：
光子的动量：
3、动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来描述波动性的。
h
架起了粒子性和波动性之间的桥梁。
频率低波长长的光波动性较明显，频率高波长短的光粒子性较明显。
实物粒子有无波动性呢？
德布罗意
(due
de
Broglie,
1892-1960)
德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。
1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。
爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。
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。
1924年，德布罗意推想:自然界在许多方面是对称的，“波粒共存的观念可以推广到所有粒子”。既然光具有波粒二象性，则实物粒子或许也有这种二象性，在这样的推想下，德布罗意提出假设：实物粒子和光一样,也具有波粒二象性。
如果用能量ε和动量p来表示实物粒子的粒子性，用频率ν和波长λ来表征实物粒子的波动性。那么，对光适用的关系式也适用于实物粒子，即:
二、粒子的波动性
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联系。这种波称之为德布罗意波，也叫物质波。
（2）德布罗意波的波长、频率：
2、物质波的实验验证
（1）验证思路：干涉和衍射现象是波特有的现象，如果电子、质子等实物粒子也具有波动性，那么它们也应该能发生干涉和衍射现象。
（2）实验验证：
1927年戴维孙和汤姆孙
分别利用晶体做了电子束的衍射实验，得到
了电子的衍射图样,从而证明了电子的波动性。
电子的衍射图样
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。
（1）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、对德布罗意波的理解
（2）德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波。
（3）德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。
一、光的波粒二象性
1、光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性。
2、光子的能量：
光子的动量：
3、动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来描述波动性的。
h
架起了粒子性和波动性之间的桥梁。
频率低波长长的光波动性较明显，频率高波长短的光粒子性较明显。
二、粒子的波动性
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联系。这种波称之为德布罗意波，也叫物质波。
（2）德布罗意波的波长、频率：
2、物质波的实验验证
（1）验证思路：干涉和衍射现象是波特有的现象，如果电子、质子等实物粒子也具有波动性，那么它们也应该能发生干涉和衍射现象。
（2）实验验证：
1927年戴维孙和汤姆孙
分别利用晶体做了电子束的衍射实验，得到
了电子的衍射图样,从而证明了电子的波动性。
电子的衍射图样
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。
小结
波动性
干涉
衍射
偏振
粒子性
光电效应
康普顿效应
2.
1.光和实物粒子都具有波粒二象性
3.德布罗意波（物质波）：运动的实物粒子都有与之对应的波。
4.德布罗意波波长：
5.光波和德布罗意波都是概率波
6.大量粒子：更多的表现波动性
少量粒子：更多的表现粒子性
１.下列说法正确的是( )
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．γ射线具有显著的粒子性，不具有波动性
解析：选C.光同时具有波动性和粒子性，只是在有的情况下波动性更显著，有的情况下粒子性更显著．波长越长，波动性就更显著，粒子性就越不明显，波长越短，粒子性就更显著，波动性就越不明显，只有C选项正确．
2、根据物质波理论，以下说法中正确的是( )
A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
解析：选BD.一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确．宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选项错误．速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明显，所以D选项正确．
一质量为450
g的足球以10
m/s的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为100
V的电场加速．试分别计算它们的德布罗意波长．其中，电子质量为9.1×10－31
kg，普朗克常量h＝6.63×10－34
J·s.
物质波的理解与计算
例2