选修3-5、17.3《 粒子的波动性》

17.3粒子波动性教学反思

本节课作为近代物理部分内容，比较抽象，学生没有生活经验和感观认识，也没有演示实验可以做，在课堂上注意以学生为主导，通过补充的一些史料，加深学生感受，让学生阅读思考后归纳得出结论，同样能收到好的效果。

（1）在有关事实和已知观点基础下，归纳光的本性，培养学生注意全面把握物理规律和全面把握物理规律的能力。

（2）课本材料和补充的史料让学生先行阅读，通过思考、辨析后归纳得出正确结论，比教师一人讲解更具有真实感和说服力。同时也培养了学生阅读材料提取有关信息的能力。

（3）对于难以理解的粒子的波动性，并且实际条件不允许进行实验验证，必须充分展示真实的历史资料，加强说服力。同时通过对历史上创造条件进行实验验证的方法学习，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙之处，增强进行科学探索的兴趣。

鹤壁黎阳中学高二物理导学案033编制：李文华 审核：王志刚 2017-4-20 鹤壁黎阳中学高二物理导学案033编制：李文华 审核：王志刚

2017-4-20

1 2 第3节 粒子的波动性

【学习目标】

1.理解光的波粒二象性2.了解粒子的波动性

3.理解物质波的概念,知道物质波的实验验证

【学习重、难点】

1.对光的波粒二象性的理解2.对德布罗意波的理解

【学习过程】

[自主感知]

一、复习回顾

爱因斯坦光电效应方程：

二、新课预习

（一）光的波粒二象性

1.光的本性：光既具有又具有，光具有。

学说名称 微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性

代表人物 牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因斯坦 公认

实验依据 光的直线传播、光的反射 光的干涉、衍射 能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速 光电效应、康普顿效应 光既具有波动现象，又有粒子特征

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 光是由一分一分光子组成的， 光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性

年代 17世纪 17世纪 19世纪中 20世纪初 20世纪初

2．光子的能量和动量

(1)能量：ε＝；(2)动量：p＝。

3．意义：能量ε和动量p是描述物质的性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的性的典型物理量。因此ε＝和p＝揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。架起了粒子性与波动性之间的桥梁。

★光的波粒二象性的理解

光的波动性 光的粒子性

实验基础 干涉、衍射 光电效应、康普顿效应

含义 光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律描述：(1)足够量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质。(2)频率低，波长长的光，波动性特征显著。 粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量。(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质。(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性。(3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著。

3 粒子的波动性

4 概率波

5 不确定性关系

[目标定位] 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.理解德布罗意波和概率波的统计规律.3.了解经典的粒子和经典的波，会用不确定关系的对应公式分析简洁问题．

一、粒子的波动性

1．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ε＝hν和动量p＝hλ．两式左侧的物理量ε和p描述光的粒子性，右侧的物理量ν和λ描述光的波动性，普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁．

2．粒子的波动性

(1)每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫做物质波．

(2)物质波的波长、频率关系式

波长：λ＝hp，频率：ν＝εh．

3．物质波的试验验证

(1)1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射试验，得到了电子的衍射图样，证明白电子的波动性．

(2)人们间续证明白质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh和λ＝hp关系同样正确．

二、概率波

1．经典粒子和经典波

(1)经典粒子：①粒子有确定的空间大小，有确定的质量，遵循牛顿运动定律．

②运动的基本特征：在任意时刻有确定的位置和速度，在空间中有确定的轨道．

(2)经典波：经典波的基本特征是：具有确定的频率和波长，即具有时空的周期性．

2．概率波 (1)光波是一种概率波

光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子自身固有的性质，光子在空间毁灭的概率可以通过波动规律确定，所以，光波是一种概率波．

(2)物质波也是一种概率波

对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是不确定的，但在某点毁灭的概率的大小可以由波动规律确定，而且对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波．

三、不确定性关系

1．定义：在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫不确定性关系．

高中物理选修3-5

1 3 粒子的波动性

4 概率波

5 不确定性关系

题组一 对光的波粒二象性的理解

1.(多选)说明光具有粒子性的现象是( )

A.光电效应 B.光的干涉

C.光的衍射 D.康普顿效应

2.(多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )

A.光的双缝干涉实验显示了光具有波动性

B.光电效应现象说明光具有粒子性

C.频率高的光只具有粒子性，不具有波动性

D.无线电波只具有波动性，不具有粒子性

3.(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )

A.使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样

B.单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样

C.光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏

D.单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性

4.(多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( )

A.一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多

B.在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的现象

C.阳光通过三棱镜形成彩色光带

D.人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同

题组二 对物质波的理解

5.下列说法中正确的是( )

A.质量大的物体，其德布罗意波长短 高中物理选修3-5

2 B.速度大的物体，其德布罗意波长短

C.动量大的物体，其德布罗意波长短

D.动能大的物体，其德布罗意波长短

6.(多选)下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是( )

A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性

B.通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分

C.通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象

D.利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性