人教版高中物理选修3-5 第17章 第3节 粒子的波动性(共45张PPT)

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．

人教版高二物理选修3-5 第17章第3节粒子的波动性同步测试

题号 一 二 三 四 总分

得分

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 关于光的波粒二象性，下列说法正确的是()

A. 有的光是粒子,有的光是波

B. 大量光子的行为表现为粒子性

C. 光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应揭示了光具有波动性

D. 光的波长越长,其波动性越明显；波长越短,其粒子性越显著

2. 一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后（加速电压为U），该粒子的德布罗意波长为（ ）

A.

B.

C.

D.

3. 关于物质波，以下观点不正确的是（ ）

A. 只要是运动着的物体,不论是宏观物体还是微观粒子,都有相应的波与之对应,这就是物质波

B. 只有运动着的微观粒子才有物质波,对于宏观物体,不论其是否运动,都没有相对应的物质波

C. 由于宏观物体的德布罗意波长太小,所以无法观察到它们的波动性

D. 电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样,从而证实了德布罗意的假设是正确的

4. 下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）

A. 有的光是波,有的光是粒子

B. 光子在电场中可以被加速

C. 光的波长越长,其波动性越显著,频率越高,其粒子性越显著

D. 大量光子产生的效果往往表现为粒子性

5. 下列说法正确的是（）

A. 爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程

B. 康普顿效应表明光子只具有能量,不具有动量

C. 实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性

D. 德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长

6. 下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（）

A. 一束传播的光,有的光是波,有的光是粒子

B. 光子与电子是同一种粒子,光波与机械波是同样一种波

C. 光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的

第十七章 第三节

基础夯实

一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)

1．对于光的波粒二象性的说法中，正确的是导学号 96140166( )

A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子

B．光波与机械波是同样的一种波

C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的

D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性

答案：D

解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性。粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说。

2．下列说法中正确的是导学号 96140167( )

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

答案：C

解析：物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显而已，故只有C对。

3．有关光的本性，下列说法中正确的是导学号 96140168( )

A．光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的

B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点

C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性

D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性

答案：D

解析：光在不同条件下表现出不同的行为，其波动性和粒子性并不矛盾，A错、D对；光的波动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点，B错；大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，C错。 4．频率为ν的光子，德布罗意波长为λ＝hp，能量为E，则光的速度为导学号 96140169( )

3 粒子的波动性

记一记

粒子的波动性知识体系

1想波动性——干涉和衍射

2看粒子性——光电效应和康普顿效应

3记物质波——ν＝εh λ＝hp

辨一辨

1.一切宏观物体都伴随一种波，即物质波．(×)

2．湖面上的水波就是物质波．(×)

3．电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．(√)

4．关于光的本性，牛顿提出微粒说，惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它们都说明了光的本性．(×)

5．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子．(×)

6．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性．(√)

想一想

1.认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？

提示：光既表现出波动性又表现出粒子性，要从微观的角度建立光的行为图象，认识光的波粒二象性．

2．光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子，这句话正确吗？

提示：不正确．其原因是没有真正理解光的波粒二象性．事实上，光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，并不是有的光是波，有的光是粒子．

3．你能算一下你自己的物质波波长吗？

提示：利用λ＝hp来计算．

思考感悟：

练一练

1.电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将( )

A．小于0.2 nm B．大于0.2 nm

C．等于0.2 nm D．以上说法均不正确

解析：显微镜的分辨能力与波长有关，波长越短其分辨率越高，由λ＝hp知，如果把质子加速到与电子相同的速度，因质子的质量更大，则质子的波长更短，分辨能力更高．

答案：A

2．(多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是( )

A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的

B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性

C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波