高中物理第二章波和粒子2.3光是波还是粒子教案沪科版选修3_5

2.3 光是波还是粒子__________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________1.理解波的波动性和粒子性。

2.学会光电效应和双缝实验并能够解决相关问题。

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. 光电效应（1）照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这种现象称为光电效应． （2）用如图所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的关系①存在饱和电流. 在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值. 实验还表明，入射光越强，饱和电流越大，这说明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.②存在遏止电压和截止频率. 施加反向电压，在光电管两极间形成使电子减速的电场，使光电流减小到零的反向电压c U 称为遏止电压. 设光电子的初速度上限为c v ，则212e c c m v eU =.当入射光的频率减小到某一数值c ν时，不再产生光电子，则c ν称为截止频率或极限频率.实验表明，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应；不同金属的截止频率不同.③效应具有瞬时性. 光电效应几乎是瞬时的，即几乎在光照射到金属时就产生光电流. （3）爱因斯坦光电效应方程①光子说：光本身是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量子为h ν，为普朗克常量，其值为346.6310J s -⨯⋅，这些能量子称光子. ②爱因斯坦光电效应方程在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功0W ，剩下的表现为逸出后电子的初动能k E ，即0k E h W ν=-，式中212k e E m v =可见，光电效应的截止频率0c W hν=；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大． 方法解析1．由于物质发光的特殊性，任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象．只有采用特殊的方法从同一光源分离出两列频率相同的光波相叠加，才可能发生干涉现象．双缝干涉、薄膜干涉等都是采用这种“分光”方法而获得相干光源的．2．在光的薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹或同一暗条纹应出现在膜的厚度相同的地方．由于光波波长极短，因此做薄膜干涉所用介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹．3．光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，但存在明显的区别：双缝干涉条纹是等间距、等亮度的，而单缝衍射条纹除中央明条纹最宽最亮外，两侧条纹亮度、宽度逐渐减小． 4．麦克斯韦认为光是一种电磁波，其实验依据为： （1）光波与电磁波的传播都可以不需要介质．（2）光波与电磁波在真空中的传播速度相同，都为3.00×108m ／s ． （3）光波和电磁波都是横波．5．光电效应是金属中的自由电子吸收了光子的能量后，其动能大到足以克服金属离子的引力而逃逸出金属表面，成为光电子．对一定的金属来说，逸出功是一定的．照射光的频率越大，光子的能量越大，从金属中逸出的光电子的初动能就越大．如果入射光子的频率较低，它的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因．6．光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值（对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态）．因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关．只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比． 7．对光的波粒二象性，可作如下理解：（1）既不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子．（2）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显示出粒子性；频率越低的光波动性越明显，频率越高的光粒子性越明显．类型一：光电效应电场综合问题例1．如图为X 射线管的结构示意图，E 为灯丝电源．要使射线管发出X 射线，须在K 、A 两电极间加上几万伏的直流高压（ ）A ．高压电源正极应接在P 点，X 射线从K 极发出B ．高压电源正极应接在P 点，X 射线从A 极发出C ．高压电源正极应接在Q 点，X 射线从K 极发出D ．高压电源正极应接在Q 点，X 射线从A 极发出解析: 灯丝电源对灯丝加热，灯丝放出电子，电子速度很小，要使电子到达对阴极A ，并高速撞击A ，使原子内层电子受到激发才能发出X 射线，因此K 、A 之间应有电子加速的电场，故Q 应接高压电源正极． 答案: D类型二:光子能量计算例2．在X 射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括x 光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能．已知阳极与阴极之间的电势差U 、普朗克常数h 、电子电量e 和光速c ，则可知该X 射线管发出的x 光的（ ）A ．最短波长为eUhc B ．最长波长为heUc C ．最小频率为heU D ．最大频率为heU 解析: 由动能定理知加速电场对电子所做的功等于电子动能的增量，由题意知光子的最大能量等于电子的动能，则有：h νm ＝eU ，故X 光的最大频率γm ＝heU ，D 正确，X 光的最小波长为：λ＝γmeuchcm=ν，A 错．因光子的最小能量无法确定，所以x 光子的最小频率和最长波长也无法确定． 答案: D类型三：光的干涉例3．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图14—14a 所示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图所示．干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在a 图装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（ ）a （侧视图） bA ．变疏B ．变密C ．不变D ．消失解析: 相邻明（或暗）条纹间对应的光的路程差Δx ＝k λ，抽取一张纸片后，空气薄膜厚度减小，将使条纹变疏． 答案: A类型四：双缝实验问题例4.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ ）A ．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B ．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C ．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D ．屏上无任何光亮解析： 在双缝干涉实验的装置中，缝的宽度跟光的波长相差不多．在双缝分别放上红色和绿色滤光片之后，由于红光和绿光的频率不相等，在光屏上不可再出现干涉条纹了．但由于满足产生明显衍射现象的条件，所以在屏上将同时出现红光和绿光的衍射条纹．故正确的选项为C ． 答案：C基础演练1.一束细平行光经玻璃二棱镜折射后分解为互相分离的三束光,分别照射到相同的金属板a 、6、c 上,如图所示已知金属板6有电子放出,则可知( ) A.板a 一定不放出光电子. B.板a 一定放出光电子. C.板c 一定不放出光电子. D.板c 一定放出光电子. 答案：D2.用绿光照射一个光电管,能产生光电效应欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应( )A.改用红光照射.B.增大绿光强度.C.增大绿光的照射时间.D.改用紫光照射. 答案：D3.如图所示,锌板A 与不带电的验电器之间用导线连接,现用一定强度的紫外线照射锌板,验电器内金属箔张开一定的角度,则()A.表明导线上有短暂的光电流通过.B.此时锌板不带电,而验电器带了电.C.用带正电的金属小球接近验电器的金属球,金属箔张角更大.D.用带负电的金属小球接近验电器的金属球,金属箔张角更大. 答案：C4.一束能量为E 的单色光,在某介质中的波长是λ,则此介质对该单色光的折射率是( ) A.hEλ B.hcEλ C.E hc λ D.Ehλ 答案：B5.在演示光电散应的实验中,把某种金属板连着验电器第一次用弧光灯直接照射金属板,验电器的指针就张开一个角度；第二次,在弧光灯和金属板之间插入一块普通的玻璃板,再用弧光灯照射,验电器指针不张开,由此可以判定,金属板产生光电效应的是弧光中的( )A.可见光成分B.紫外光成分C.红外光成分D.无线电波成分 答案：B6.从光的波粒二象性出发,下列说法中正确的是( )A.光子的频率越高,光子的能量越大.B.光子的频率越高,波动性越显著.C.在光的干涉实验中,亮纹处光子到达的概率大.D.大量光子显示波动性,少量光子显示粒子性. 答案：A7.下列说法中,正确的是( )A.爱因斯坦把物理学带进了量子世界.B.光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论.C.光波与宏观现象中的连续波相同.D.光波是表示大量光子运动规律的一种概率波. 答案：D8.物理学家做了个有趣的实验：在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光电流的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果有下列认识,其中正确的是( )A.曝光时间不长时,光的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点子.B.单个光子的运动没有确定的轨道.C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方.D.只有大量光子的行为才表现出波动性. 答案：BCD9.若某光谱线的波长为λ,则此光谱线中光子的( )A.频率为λ/cB.能量为λhcC.动量为h/λD.质量为λc h答案：BCD10.光在真空中的波长为λ,速度为c,普朗克常量为h 现在以入射角α由真空射入水中,折射角为r,则( )A.r>αB.光在水中的波长为sinrsin αλC.每个光子在水中的能量为αλsin hcsinrD.每个光子在水中的能量为λhc答案：D11.科学研究表明：能最守恒和动量守恒是自然界的普遍规律从科学实践的角度来看,迄今为止,人们还没有发现这些守恒定律有任何例外相反,每当在实验中观察到似乎是违反守恒定律的现象时,物理学家们就会提出新的假设来补救,最后总是以有新的发现而胜利告终如人们发现,在两个运动着微观粒子的电磁相互作用下,两个粒子的动量的矢量和似乎是不守恒的这时物理学家又把动量的概念推广到了电磁场,把电磁场的动量也考虑进去,总动量就又守恒了.现将沿一定方向运动的光子与一个原来静止的自由电子发生碰撞,碰后自由电子向某一方向运动,而光子沿另一方向散射出去这个散射出去的光子与入射前相比较( ) A.速率增大 B.波长增大 C.频率增大 D.能量增大 答案：B巩固提高1.照相胶片上溴化银分子吸收光子的能量离解成为原子时,胶片就感光了.已知使一个演化银分于离解的光子能量至少为1.04eV,下列电磁辐射中不能使溴化银胶片感光的是( )A.波长为400nm 的紫光.B.波长为750nm 的红光.C.萤火虫发出的微弱的可见光.D.功率为5x104W 的电视台发射的1.0x108Hz 的电磁波. 答案：D2.下列用光子说解释光电效应规律的说法中,不正确的有( )A.存在极限频率是因为各种金属都有一定的逸出功.B.光的频率越高,电子得到光子的能量越大,克服逸出功后飞离金属的最大初动能越大.C.电子吸收光子的能量后动能立即增加,成为光电子不需要时间.D.光的强度越大,单位时间内入射光子数越多,光电子数越多,光电流越大. 答案：C3.如图所示,光电子最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象,该图象是研究金属而得到的,那么( )A.该金属的逸出功为E.B.该金属的逸出功为hν0.C.入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为E.D.入射光的频率为2v 0时,产生的光电子的最大初动能为E/2. 答案：ABC4.用同一频率的光照射a 、b 两种不同的金属,产生的光电子垂直进入同一匀强磁场中,作半径不同的匀速圆周运动,最大轨道半径之比R a ：R b =2：1,则( )A.两种光电子的最大初动能之比为2：1.B.两种金属的逸出功之比为4：1.C.两种光电子的最大速率之比为2：1.（b ）（a）D.上述说法都不正确. 答案：C5.已知某种金属在频率为ν1的入射光照射下,发射的光电子的最大初动能为E k 1,在频率为2(ν2>ν1)的入射光照射下.发射的光电子的最大初动能为E k 2,则余属逸出功的表达式为( )A.12k1k2E E νν--.B.122k11k2E E νννν--.C.21k2K1E E νν++.D.k2k12k11k2E E E E --νν.答案：B6.两种单色光束a 、b 分别照射在同一套双缝干涉演示实验装置时，得到的干涉图样如图(a )、（b ）所示，则（ ） A ．a 光的波长大于b 光的波长 B ．a 光的光子能量大于b 光的光子能量 C ．a 光在真空中的速度大于b 光在真空中的速度 D. 同一种介质对a 光的折射率大于对b 光的折射率 答案：A7．关于红光和紫光下列说法中正确的是（ ） A ．红光的频率大于紫光的频率B ．在同一种玻璃中红光的传播速度小于紫光的传播速度C ．用同一双缝干涉装置做实验，红光的干涉条纹间距大于紫光的干涉条纹间距D ．当红光和紫光以相同入射角从玻璃射入空气时，若紫光刚好能发生全反射，则红光也一定能发生全反射 答案：C8．下列关于光的本性的说法正确的是（ ）A ．光电效应现象说明光具有粒子性B ．光电效应现象说明光具有波动性C ．光的干涉、衍射现象说明光是横波D ．光的干涉、衍射现象说明光是纵波 答案：A9．用单色光照射某种金属表面发生光电效应。

学案4 实物是粒子还是波[学习目标定位] 1。

知道实物粒子具有波动性，知道什么是物质波。

2。

了解物质波也是一种概率波。

3.初步了解不确定关系．1．光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．2．光的干涉和衍射现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性．3．光在传播过程中表现出波动性,在和其它物质作用的过程中表现出粒子性．光在传播过程中，在空间各点出现的可能性的大小（概率），由波动性起主导作用,光是一种概率波．4．德布罗意波（1)德布罗意波:任何一个运动着的物体，都有一种波与之相伴随．这种波称为物质波，也叫德布罗意波．(2)物质波的波长、动量关系式：λ＝错误!.(3）物质波的实验验证：①1927年,戴维孙和革末通过实验首次发现了电子的晶体衍射．②1927年，汤姆生观察到，电子通过金属薄层做透射实验后形成了衍射环，并计算出相应的波长．（4）物质波与光波一样,也是概率波．电子落在“亮环"上的概率大，落在“暗环”上的概率小．5．不确定关系(1)定义：在经典物理学中,物体的位置和动量是可以同时精确地测定的，在微观物理学中，要同时精确测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫不确定关系．(2)表达式:ΔxΔp x≥错误!。

其中用Δx表示粒子位置的不确定量，用Δp x表示粒子在x方向动量的不确定量，h是普朗克常量．(3)此式表明,不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,即不可能用“轨道”来描述粒子的运动.一、对物质波的理解［问题设计］阅读课本,回答：1．如何理解德布罗意波？如何理解实验粒子的波粒二象性?2．我们观察不到宏观物体波动性的原因是什么?答案见要点提炼．[要点提炼]1．任何运动着的物体，小到电子、质子,大到行星、太阳，都有一种波与之相伴随，这种波称为物质波．物质波波长的计算公式为λ＝错误!。

2．德布罗意假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实物粒子都既具有粒子性,又具有波动性,即具有波粒二象性．与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．3．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．4．我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太大，德布罗意波长太小的缘故．例1下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是（)A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象,所以宏观物体不具有波动性解析运动着的物体才具有波动性，A项错误．宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍有波动性,D项错；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B项错．只有C项正确．答案C例2如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动,则它们的德布罗意波的波长分别是多大？（中子的质量为1。

2.3 光是波还是粒子——沪科教版选修3-5教案
主要内容
本节课主要涉及以下几点内容：
1.光的波粒二象性
2.光子理论
3.应用实例：照相和激光
教学目标
1.了解光的波粒二象性
2.了解光子理论
3.能够通过照相和激光等应用实例深化理解
教学重点和难点
1.教学重点：光的波粒二象性的概念和光子理论的引入。

2.教学难点：光子理论的理解和应用实例的分析。

教学方法与手段
1.讲授法：教师通过课堂讲解，引导学生了解光的波粒二象性和光子理论；
2.实验法：通过照相和激光等实验，帮助学生加深对光的理解；
3.讨论法：引导学生分组讨论，通过讨论加深对光的理解。

教学过程
1.导入（5分钟）：让学生看一组照片，并讨论拍摄这组照片的光线是如何工作的。

2.理论提要（15分钟）：讲解光的波粒二象性，引入光子理论
3.实验演示（15分钟）：通过照相和激光等实验，帮助学生加深对光的理解
4.分组讨论（20分钟）：引导学生分组讨论，通过讨论加深对光的理解，梳
理光子理论的概念和应用。

5.总结（5分钟）：对本节课讲解的内容进行总结，并帮助学生梳理本节课的教学要点。

课堂作业
1.回顾本节课的内容，整理出自己对光的波粒二象性和光子理论的理解和应用实例的分析。

2.尝试使用光的波粒二象性和光子理论的知识，观察身边其他物体的光学特性。

参考文献
1.沪科教版选修3-5《光和光学现象》
2.倪光南、耿建华、秦涌、黄家钊. 大学物理（第2卷）, 高等教育出版社, 201
3.。

2.3 光是波还是粒子2.4 实物是粒子还是波学习目标知识脉络1.理解光既具有波动性又有粒子性的观点，知道光是一种概率波.(重点)2.理解实物粒子和光一样都具有波粒二象性，知道德布罗意波，会计算其波长.(重点)3.会从能量、动量、波长、频率的角度分析波和粒子之间的联系.(难点)4.了解不确定关系的概念和相关计算.(难点)光的波粒二象性[先填空]1.光的本性光是波，同时也是粒子，即光具有波粒二象性.2.光是一种概率波.3.光子的能量和动量的公式E＝hν和p＝hλ是光的波粒二象性的反映，式中h把描写光的粒子性的能量E、动量p，与描写光的波动性的频率ν、波长λ紧密联系了起来.[再判断]1.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性.(√)2.光子数量越大，其粒子性越明显.(×)3.光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.(√)[后思考]认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？【提示】应从微观的角度建立光的行为图像，认识光的波粒二象性.[核心点击]1.光的粒子性的含义粒子的含义是“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.2.光的波动性的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)足够能量的光(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.3.光的波动性，粒子性是统一的(1)光的粒子性并不否定光的波动性，光既具有波动性，又具有粒子性，波动性、粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同.(2)只有从波粒二象性的角度，才能说明光的各种行为.1.关于光的本性，下列说法中正确的是 ( )A.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B.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C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性D.光电效应说明光具有粒子性E.波粒二象性是光的属性【解析】光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒.某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象.某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象.要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系.C、D、E正确，A、B错误.【答案】CDE2.关于光的波粒二象性的理解正确的是 ( )A.大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C.光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著D.高频光是粒子，低频光是波E.波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著【解析】 光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，E 正确；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A 正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B 错误C 正确；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，D 错误.【答案】 ACE(1)光既有波动性又有粒子性，二者是统一的.(2)光表现为波动性，只是光的波动性显著，粒子性不显著而已. (3)光表现为粒子性，只是光的粒子性显著，波动性不显著而已.德 布 罗 意 波 及 实 验 验 证[先填空] 1.德布罗意波任何一个运动着的物体，都有一种波与它相伴随.这种波称为物质波，也叫德布罗意波. 2.物质波的波长、动量关系式λ＝h p.3.物质波的实验验证1927年戴维孙和革末分别利用晶体做了电子衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性.4.物质波的本性物质波与光波一样，也是概率波. 5.德布罗意理论的意义波粒二象性揭示了物质世界的普遍属性，启示人们在对电子这类微观粒子进行研究时，不能再局限在经典物理学的框架内，从而为量子力学的建立奠定了坚实的基础.[再判断]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.(√) [后思考]既然德布罗意提出了物质波的概念，为什么我们生活中却体会不到？【提示】 平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动的动量很大，由λ＝hp可知，它们对应的物质波波长很小，因此，无法观察到它们的波动性.[核心点击] 1.物质的分类(1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质.(2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质.2.物质波的普遍性任何物体，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.概率波体现了波粒二象性的和谐统一概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和粒子性统一在一起.4.求解物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p ＝mv . (2)根据波长公式λ＝hp求解.(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式.如光子的能量：E ＝hν，动量p ＝h λ；宏观粒子的动能：E k ＝12mv 2，动量p ＝mv .3.下列说法中正确的是 ( ) A.物质波属于机械波 B.物质波与机械波有本质区别C.只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D.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E.宏观物体运动时，虽看不到它的衍射或干涉现象，但宏观物体运动时仍具有波动性 【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，A 错误B 正确；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，C 错误E 正确；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 正确.【答案】 BDE4.关于电子的运动规律，以下说法不正确的是 ( )A.电子如果表现粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律B.电子如果表现粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律C.电子如果表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律D.电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律E.电子如果表现出粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动也不遵循牛顿运动定律【解析】 由于运动对应的物质波是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵循牛顿运动定律，A 、B 错误，E 正确；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，可确定电子在某点附近出现的概率，且分布的概率遵循波动规律，C 正确，D 错误.【答案】 ABD5.如果一个中子和一个质量为10 g 的子弹都以103m/s 的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为1.67×10－27kg)【导学号：67080019】【解析】 中子的动量为p 1＝m 1v ， 子弹的动量为p 2＝m 2v ，据λ＝hp知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为λ1＝h p 1，λ2＝h p 2联立以上各式解得：λ1＝h m 1v ，λ2＝hm 2v将m 1＝1.67×10－27kg ，v ＝1×103m/s ，h ＝6.63×10－34J·s，m 2＝1.0×10－2kg 代入上面两式可解得λ1＝4.0×10－10 m ，λ2＝6.63×10－35 m.【答案】 4.0×10－10m 6.63×10－35m宏观物体波动性的三点提醒(1)一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其波动性，但并不否定其波动性.(2)要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别.(3)在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一.不确定性关系[先填空]1.在微观世界中，在对粒子位置和动量进行测量时，精确度存在一个基本极限，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量.2.不确定性关系ΔxΔp x≥h4π.式中，Δx为位置的不确定范围，Δp x为动量的不确定范围，h为普朗克常量.[再判断]1.宏观物体可以同时确定位置和动量.(√)2.微观粒子可以同时确定位置和动量.(×)3.对于微观粒子，不可能同时准确地知道其位置和动量.(√)[后思考]对微观粒子的运动分析能不能用“轨迹”来描述？【提示】不能.微观粒子的运动遵循不确定关系，也就是说，要准确确定粒子的位置，动量(或速度)的不确定量就更大；反之，要准确确定粒子的动量(或速度)，位置的不确定量就更大，也就是说不可能同时准确地知道粒子的位置和动量.因而不可能用“轨迹”来描述微观粒子的运动.[核心点击]1.粒子位置的不确定性：单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的.2.粒子动量的不确定性(1)微观粒子具有波动性，会发生衍射.大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外.这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量.(2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量.3.位置和动量的不确定性关系：ΔxΔp x≥h4π由ΔxΔp x≥h4π可以知道，在微观领域，要准确地确定粒子的位置，动量的不确定性就更大；反之，要准确地确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大.4.微观粒子的运动没有特定的轨道：由不确定关系ΔxΔp x≥h4π可知，微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动.6.关于不确定性关系Δx·Δp x≥h4π有以下几种理解，正确的是( )A.微观粒子的动量不可确定B.微观粒子的位置不可确定C.微观粒子的动量和位置不可同时确定D.不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体E.微观世界粒子的质量较小，不能准确把握粒子的运动状态【解析】由ΔxΔp x≥h4π可知，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大；反之，当粒子的位置不确定性大时，粒子动量的不确定性小.故不能同时测量粒子的位置和动量，故A、B错，C、E对.不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观粒子的影响显著，对宏观物体的影响可忽略，故D正确.【答案】CDE7.已知h4π＝5.3×10－35J·s，试求下列情况中速度测定的不确定量.(1)一个球的质量m＝1.0 kg，测定其位置的不确定量为10－6 m；(2)电子的质量m＝9.0×10－31 kg，测定其位置的不确定量为10－10 m.(即在原子的数量级)【解析】(1)m＝1.0 kg，Δx1＝10－6 m，由ΔxΔp x≥h4π，Δp＝mΔv知Δv1＝h4πΔx1m＝5.3×10－3510－6×1.0m/s＝5.3×10－29 m/s.(2)m e＝9.0×10－31 kg，Δx2＝10－10 mΔv2＝h4πΔx2m e＝5.3×10－3510－10×9.0×10－31m/s＝5.89×105 m/s.【答案】(1)5.3×10－29 m/s (2)5.89×105 m/s经典物理和微观物理的区别(1)在经典物理学中，可以同时用位置和动量精确地描述质点的运动，如果知道质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量，从而描绘它的运动轨迹.(2)在微观物理学中，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量.因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动.但是，我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律.。

2.3 光是波还是粒子[学习目标]1.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.2.知道光是一种概率波，知道概率波的统计意义.3.会用光的波粒二象性分析有关问题．一、光的波粒二象性[导学探究] 人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如：光的单缝衍射实验(图A)光的双缝干涉实验(图B)光电效应实验(图C)光的薄膜干涉实验(图D)康普顿效应实验等等．(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？答案(1)单缝衍射、双缝干涉、薄膜干涉体现了光的波动性．光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性．(2)不矛盾．大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射．当光与物质发生作用时，显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应．光具有波粒二象性．[知识梳理]1．人类对光的本性的研究2．光的波粒二象性(1)(2)光子的能量和动量①能量：E ＝h ν.②动量：p ＝h λ. (3)意义：能量E 和动量p 是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量．因此E ＝h ν和p ＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系． [即学即用] 判断下列说法的正误．(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．( √ )(2)光子数量越大，其粒子性越明显．( × )(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．( √ )(4)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子．( × )二、再探光的双缝干涉实验[导学探究] 用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图1甲、乙、丙所示的图像．图1(1)图像甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？(2)图像乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？(3)图像丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？答案(1)当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性．(2)落在某些条形区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定．(3)光的波动性．少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波．[知识梳理]光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子自身固有的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以，光波是一种概率波．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)光子通过狭缝后运动的轨迹是确定的．( ×)(2)干涉条纹中，暗条纹是光子不能达到的地方．( ×)(3)单个光子的运动具有偶然性，但光波强的地方是光子到达几率大的地方．( √)一、光的波粒二象性的理解1．大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性．2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量．和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波．3．频率低、波长长的光，波动性特征显著，而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．4．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此E＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．例1下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是( )A．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显示出粒子性B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D．光不可能同时具有波动性和粒子性答案 D解析光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确；光的波粒二象性是指光即具有为波动性，又具有粒子性，二者是统一的，故D错误．二、对概率波的理解1．单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的．2．大量粒子运动的必然性：由波动规律我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言．3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一：概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说概率波将波动性和粒子性统一在一起．4．光的波动性不是光子之间的相互作用引起的：(1)在双缝干涉实验中，光源非常弱，以至它在前一个光子到达屏幕之后才发射第二个光子，这样就排除了光子之间相互作用的可能性．(2)尽管单个光子的落点不可预知，但是长时间曝光之后仍然可以得到明暗相间的条纹，可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子自身固有的性质．例2(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大答案CD解析根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上，当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确．1．(对光的波粒二象性的认识)下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是( )A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．泊松亮斑和光电效应D．光的反射和光电效应答案 C解析光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项C正确．2．(对光的波粒二象性的认识)下列有关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．大量光子的行为往往表现出粒子性答案 C解析一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，A错误．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以B错误．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其粒子性越显著，故选项C正确，D错误．3．(对光的本性的认识)关于光的本性，下列说法中正确的是( )A．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B．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C．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D．牛顿的“微粒说”和惠更斯的“波动说”相结合就是光的波粒二象性答案 C解析光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小，可以用波动规律来描述，不是惠更斯的“波动说”中宏观意义下的机械波．光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿“微粒说”中的经典微粒．某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．C正确，A、B、D错误．4．(对光的本性的认识)有关光的本性，下列说法中正确的是( )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．5．(对概率波的理解)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动规律显示出光的粒子性D．个别光子的运动显示出光的波动性答案 A解析单个光子运动具有不确定性，大量光子落点的概率分布遵循一定规律，显示出光的波动性．使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上会出现明显的干涉图样，A正确，B、C错误；由光的波粒二象性知，个别光子的运动显示出光的粒子性，D错误．一、选择题考点一光的波粒二象性1．下列实验中，能证实光具有粒子性的是( )A．光电效应实验B．光的双缝干涉实验C．光的圆孔衍射实验D．泊松亮斑实验答案 A解析光的双缝干涉、圆孔衍射、泊松亮斑实验都说明光具有波动性．2．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不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D．光具有波粒二象性答案 A解析牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A错误；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B 正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．3．(多选)关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是( )A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说B．光电效应现象说明了光的粒子性C．光波不同于机械波，它是一种概率波D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一答案BC解析爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A错；光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的，B对；光波在少量的情况下表现出粒子性，大量的情况下表现出波动性，C对；光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，D错．4．(多选)下列说法中正确的是( )A．光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的波动说组成的B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁理论C．光子说并没有否定电磁说，在光子的能量E＝hν中，ν表示波的特性，E表示粒子的特性D．光波不同于宏观观念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波答案CD解析光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性大小，可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波．光的粒子性是指光的能量是一份一份的，一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒．光子说与电磁说不矛盾，它们是不同领域的不同表述．考点二对概率波的理解5．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处是( )A．亮纹B．暗纹C．既有可能是亮纹也有可能是暗纹D．以上各种情况均有可能答案 A解析由光子按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b处一定是亮纹，选项A正确．6．(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答案AD7．(多选)光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明( )A．光是电磁波B．光具有波动性C．光可以携带信息D．光具有波粒二象性答案BC解析光能发生衍射现象，说明光有波动性，B正确．衍射图样与障碍物的形状对应，说明了衍射图样中包含了障碍物的信息，C正确．光是电磁波，光也具有波粒二象性，但在这个现象中没有得到反映，A、D不正确．二、非选择题8．(对光的本性的认识)下列列举的是人类对光的本性的认识：A．牛顿的微粒说和惠更斯的波动说B．光的干涉、衍射现象证明波动说是正确的C．光电效应现象的发现为爱因斯坦的光子说诞生奠定了基础D．光波的传播介质问题是麦克斯韦电磁说诞生的基础E．一切微观粒子都具有波粒二象性F．光具有波粒二象性G．微观世界波粒二象性的统一，使人们认识到光的波动性实际是光子运动规律的概率波请按人类的认识发展进程将字母按顺序排列起来：____________.答案ABDCFEG解析对光的本性的认识过程有五大学说．按其发展顺序为：牛顿支持的微粒说，惠更斯提出的波动说，麦克斯韦提出的电磁说，爱因斯坦在普朗克量子说的基础上提出了光子说，最后是现代物理学将两大对立学说加以综合的光的波粒二象性，所以顺序应为A、B、D、C、F、E、G.。

不久薛定谔证明矩阵力学和波动力学在数学上是等价的，人们将这两种理论通称为量子力学。

四、不确定关系问：经典物理学用哪些物理量来描述物体的运动状态?问：微观世界中，我们能否同时精确地测定粒子的位置和速度呢?1927年，德国物理学家海森伯提出: 量这些物理量时，总存在一种不确定性。

教师通过电子衍射引导学生理解不确定关系1、了解测不准关系的含义;在测定微观粒子的位置和动它表明：对粒子的位置和动量进行测量时，精确度存在一个基本极限。

不可能同时准确地粒子的位置和动量。

2、了解经典力学中的轨道”与量子力学中的电子云”如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象的称做电子云。

有电子云的形状及各处点子的疏密，人们就可以知道微观粒子的运动情况了。

（三）课堂练习新学案“基础自测” 1、2、3题（四）小结学生根据所学知识小结（五）作业设计1、课后2、3题2、新学案“基础自测” 4-6为课后练习（六）板书设计一、德布罗意波1、内容：：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应2、公式:、实物粒子和光子一样具有波粒二象性、物质波，又一种概率波四、不确定关系备课组长签字:教学反田心情绪，贯穿于我们的生活之中。

由于生理的不同，与男性相比，女性情感活动更强烈，也更容易情绪化。

如果说父亲在家庭中扮演的是掌舵者、领导人的角色，那么母亲则是一个家庭的调节阀、供氧机。

虽然家庭的重担由父母双方共同承担，但与父亲相比，母亲承担更多。

在工作与家庭双重压力下不少母亲感到力不从心，情绪也变得更加不稳定。

但母亲的情绪决定着一个家庭的温度，决定着一个家庭的和谐程度。

首先从家庭生活中来看，女性温柔、细腻的特质可以在家庭生活中营造出一种暖意融融的气氛，在这种气氛下，再大的矛盾与困难都能克服。

如果说父亲是一把披荆斩棘的利剑，母亲则是一张情意绵绵的丝网，她用爱将家庭与外面漆黑冰冷的世界剥离开来。

女性相较于男性而言，更善于表达内心情感，更懂得利用语言与情绪的力量，母亲的笑脸、暖言能给每个家庭成员力量。