人教版高中物理选修3-5 17．3粒子的波动性（共22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（共22张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 11.6MB | ||
| 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 | 2020-08-09 06:57:24 | ||
图片预览
文档简介
(共22张PPT)
粒子的波动性
教学目标
通过实验分析，了解光的波粒二象性的内容，感受微观粒子运动的复杂性
知道实物粒子具有波动性，领会对称性的研究方法，感悟科学家的探求精神
通过对物质波的实验验证内容的学习，感受实验研究这一重要的研究方法
通过对科学漫步的阅读，感受科学的成就推动了技术的进步
实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系
实物粒子的波动性的解释
教学重点
教学难点
光学发展史
T/年
波
动
性
粒
子
性
知道经典理论中波与粒子的区别?
知道光具有波粒二象性?
知道波长长的光表现出的波动性更强，波长短的光表现出的粒子性更强
光的波粒二象性
光的波粒二象性
光既具有粒子性，又具有波动性
光的性质
实验事实
?
波动性
描述的物理量
粒子性
光的干涉
光的衍射
光电效应
康普顿效应
光的波粒二象性
（具有能量）
（具有动量）
（具有频率）
（具有波长）
光子的能量
光子的能量
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
P
光（波）具有粒子性，实物粒子具有波动性吗？
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？
德布罗意
德布罗意
自然界的对称性
实物粒子也应具有波动性
知道德布罗意波??
知道德布罗意波的波长公式?
知道实物粒子也具有波粒二象性?
知道电子显微镜分辨率高
粒子的波动性
粒子的波动性
光子的能量和动量
一个能量为E、动量为p的实物粒子同时具有波动性，它的波长?
?、频率?
?
和E、p的关系与光子一样：
?
德布罗意波长
与粒子相联系的波称为物质波
实物粒子既具有粒子性，也具有波动性
二者通过h来联系
德布罗意
在?
?
?
?
?
?时（物体的质量为静止质量）
粒子的波动性
注意：
对实物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在?
?
?
?
?
的关系
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？
如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？
①如果实物粒子具有波动性，就应该能够发生干涉或者衍射现象
②要观察到明显衍射现象，则孔和缝的尺寸应与波长相当或者更小
物质波的实验验证
电子的德布罗意波长
物质波的实验验证
可获得电子在不同电压下的波长
加速电势差为U，则
与x射线的波长相当
物质波的实验验证
X射线照在晶体上可以产生衍射
若电子具有波动性的理论成立，那么电子打在晶体上应也能观察到衍射现象。
X射线衍射图样
物质波的实验验证
1927年，戴维孙和G.P.汤姆孙分别独立完成了电子衍射实验
a.波长为0.71nm的X射线通过铝箔所得到的衍射环b.波长为0.05nm的电子束通过铝箔所得到的衍射环c.中子通过铝箔所得到的衍射环
1929年，德布罗意获得诺贝尔物理学奖
1937年G.P.汤姆孙和C.J.戴维孙获得诺贝尔物理学奖
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性
G.P.汤姆孙
戴维孙
物质波的实验验证
电子双缝实验
1961年琼森（Claus
Jonsson）将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为?
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?，间隔为?
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?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
物质波的应用
利用可见光工作的光学显微镜，由于衍射现象的限制，其分辨本领不能无限提高。
而现代科技中常常用到的电子显微镜，其分辨本领可以达到0.2nm，能够看到蛋白质分子和金属的晶体结构。
电子显微镜的原理便是，电子束也是一种波，当把它加速时，其德布罗意波长比可见光的波长短的多，衍射现象的影响非常小，从而可以达到较高的分辨率。
电子显微镜
电子显微镜的成像原理是，让电子束打在荧光板上来观察显微图像。
物质波的应用
电子显微镜下的生命
电子显微镜下的虫螨
我们根据什么说光具有波粒二象性
光的干涉和衍射说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，因此我们说光具有波粒二象性
问题与练习
一个电子核一个质子具有同样的动能时，它们的德布罗意波长哪个大？
电子的德布罗意波长大。??
问题与练习
因为由?
?
?
?
?
?
?
?
，动能相同时，电子质量小，其动量就小；?
又由?
?
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?知，动量小，德布罗意波长大。?
因此当具有同样的动能时，电子比质子的德布罗意波长大
射击运动员射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗？为什么？根据现实情况下子弹质量、速度大小所对应的德布罗意波长来做定性说明。
不会。因为宏观的子弹质量、速度大，动量大，德布罗意波长非常小
问题与练习
粒子的波动性
教学目标
通过实验分析，了解光的波粒二象性的内容，感受微观粒子运动的复杂性
知道实物粒子具有波动性，领会对称性的研究方法，感悟科学家的探求精神
通过对物质波的实验验证内容的学习，感受实验研究这一重要的研究方法
通过对科学漫步的阅读，感受科学的成就推动了技术的进步
实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系
实物粒子的波动性的解释
教学重点
教学难点
光学发展史
T/年
波
动
性
粒
子
性
知道经典理论中波与粒子的区别?
知道光具有波粒二象性?
知道波长长的光表现出的波动性更强，波长短的光表现出的粒子性更强
光的波粒二象性
光的波粒二象性
光既具有粒子性，又具有波动性
光的性质
实验事实
?
波动性
描述的物理量
粒子性
光的干涉
光的衍射
光电效应
康普顿效应
光的波粒二象性
（具有能量）
（具有动量）
（具有频率）
（具有波长）
光子的能量
光子的能量
h架起了粒子性与波动性之间的桥梁
P
光（波）具有粒子性，实物粒子具有波动性吗？
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？
德布罗意
德布罗意
自然界的对称性
实物粒子也应具有波动性
知道德布罗意波??
知道德布罗意波的波长公式?
知道实物粒子也具有波粒二象性?
知道电子显微镜分辨率高
粒子的波动性
粒子的波动性
光子的能量和动量
一个能量为E、动量为p的实物粒子同时具有波动性，它的波长?
?、频率?
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和E、p的关系与光子一样：
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德布罗意波长
与粒子相联系的波称为物质波
实物粒子既具有粒子性，也具有波动性
二者通过h来联系
德布罗意
在?
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?时（物体的质量为静止质量）
粒子的波动性
注意：
对实物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在?
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的关系
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？
如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？
①如果实物粒子具有波动性，就应该能够发生干涉或者衍射现象
②要观察到明显衍射现象，则孔和缝的尺寸应与波长相当或者更小
物质波的实验验证
电子的德布罗意波长
物质波的实验验证
可获得电子在不同电压下的波长
加速电势差为U，则
与x射线的波长相当
物质波的实验验证
X射线照在晶体上可以产生衍射
若电子具有波动性的理论成立，那么电子打在晶体上应也能观察到衍射现象。
X射线衍射图样
物质波的实验验证
1927年，戴维孙和G.P.汤姆孙分别独立完成了电子衍射实验
a.波长为0.71nm的X射线通过铝箔所得到的衍射环b.波长为0.05nm的电子束通过铝箔所得到的衍射环c.中子通过铝箔所得到的衍射环
1929年，德布罗意获得诺贝尔物理学奖
1937年G.P.汤姆孙和C.J.戴维孙获得诺贝尔物理学奖
此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性
G.P.汤姆孙
戴维孙
物质波的实验验证
电子双缝实验
1961年琼森（Claus
Jonsson）将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为?
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?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
物质波的应用
利用可见光工作的光学显微镜，由于衍射现象的限制，其分辨本领不能无限提高。
而现代科技中常常用到的电子显微镜，其分辨本领可以达到0.2nm，能够看到蛋白质分子和金属的晶体结构。
电子显微镜的原理便是，电子束也是一种波，当把它加速时，其德布罗意波长比可见光的波长短的多，衍射现象的影响非常小，从而可以达到较高的分辨率。
电子显微镜
电子显微镜的成像原理是，让电子束打在荧光板上来观察显微图像。
物质波的应用
电子显微镜下的生命
电子显微镜下的虫螨
我们根据什么说光具有波粒二象性
光的干涉和衍射说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，因此我们说光具有波粒二象性
问题与练习
一个电子核一个质子具有同样的动能时，它们的德布罗意波长哪个大？
电子的德布罗意波长大。??
问题与练习
因为由?
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，动能相同时，电子质量小，其动量就小；?
又由?
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因此当具有同样的动能时，电子比质子的德布罗意波长大
射击运动员射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗？为什么？根据现实情况下子弹质量、速度大小所对应的德布罗意波长来做定性说明。
不会。因为宏观的子弹质量、速度大，动量大，德布罗意波长非常小
问题与练习