學(xué)高中物理波粒二象性粒子的波動性新人教版選修PPT課件

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道光的本性的認(rèn)識史.了解光的波粒二象性及其對立統(tǒng)一關(guān)系.2.了解粒子的波動性，知道物質(zhì)波的概念.3.了解什么是德布羅意波，會解釋有關(guān)現(xiàn)象.第1頁/共34頁內(nèi)容索引知識探究 題型探究達標(biāo)檢測第2頁/共34頁知識探究第3頁/共34頁一、光的波粒二象性一、光的波粒二象性導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究人類對光的本性的認(rèn)識的過程中先后進行了一系列實驗，比如：光的單縫衍射實驗(圖A)第4頁/共34頁光的雙孔干涉實驗(圖B)光電效應(yīng)實驗(圖C)第5頁/共34頁光的薄膜干涉實驗(圖D)康普頓效應(yīng)實驗等等.第6頁/共34頁(1)在以上實驗中哪些體現(xiàn)了光的波動性？哪些體現(xiàn)了光的粒子性？答案答案答案單縫衍射、雙孔干

2、涉、薄膜干涉體現(xiàn)了光的波動性.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)體現(xiàn)了光的粒子性.(2)光的波動性和光的粒子性是否矛盾？答案答案不矛盾.大量光子在傳播過程中顯示出波動性，比如干涉和衍射.當(dāng)光與物質(zhì)發(fā)生作用時，顯示出粒子性，如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng).光具有波粒二象性.第7頁/共34頁知識梳理知識梳理(一)人類對光的本性的研究學(xué)說名稱微粒說波動說電磁說光子說波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克斯韋愛因斯坦第8頁/共34頁實驗依據(jù)光的直線傳播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中傳播，是橫波，光速等于電磁波的速度光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)光既有波動現(xiàn)象，又有粒子特征內(nèi)容要點光是一群彈性粒子光是一種機械波光是一種電磁波光是由一份一

3、份光子組成的光是具有電磁本性的物質(zhì)，既有波動性，又有粒子性第9頁/共34頁(二)光的波粒二象性1.波動性衍射粒子性光電效應(yīng)波動性粒子性波粒二象性第10頁/共34頁h粒子波動第11頁/共34頁即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動性.()(2)光子數(shù)量越大，其粒子性越明顯.()(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏觀觀念的粒子.()(4)光在傳播過程中，有的光是波，有的光是粒子.()第12頁/共34頁二、物質(zhì)波二、物質(zhì)波導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究德布羅意認(rèn)為任何運動著的物體均具有波動性，可是我們觀察運動著的汽車，并未感覺到它的波動性，你如何理解該問題？答案答案波粒二

4、象性是微觀粒子的特殊規(guī)律，一切微觀粒子都存在波動性，宏觀物體(汽車)也存在波動性，只是因為宏觀物體質(zhì)量大，動量大，波長短，難以觀測.答案第13頁/共34頁知識梳理知識梳理對物質(zhì)波的認(rèn)識1.粒子的波動性(1)德布羅意波：任何著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與它相對應(yīng)，這種波叫，又叫德布羅意波.(2)物質(zhì)波波長、頻率的計算公式為，.(3)我們之所以看不到宏觀物體的波動性，是因為宏觀物體的動量太，德布羅意波長太的緣故.運動物質(zhì)波大小第14頁/共34頁干涉干涉波動性波動性第15頁/共34頁即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)一切宏觀物體都伴隨一種波，即物質(zhì)波.()(2)湖面上

5、的水波就是物質(zhì)波.()(3)電子的衍射現(xiàn)象證實了實物粒子具有波動性.()答案第16頁/共34頁題型探究第17頁/共34頁一、光的波粒二象性的理解1.大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性；個別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性.2.光子和電子、質(zhì)子等實物粒子一樣，具有能量和動量.和其他物質(zhì)相互作用時，粒子性起主導(dǎo)作用；在光的傳播過程中，光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小(概率)，由波動性起主導(dǎo)作用，因此稱光波為概率波.3.頻率低、波長長的光，波動性特征顯著，而頻率高、波長短的光，粒子性特征顯著.4.光子的能量與其對應(yīng)的頻率成正比，而頻率是描述波動性特征的物理量，因此h揭示了光的粒子性和波動性之間的密切聯(lián)系.第1

6、8頁/共34頁例例1(多選)對光的認(rèn)識，以下說法中正確的是A.個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性B.高頻光是粒子，低頻光是波C.光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時，就不再具有波動性了D.光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場合下光的波動性表現(xiàn)得明顯，在另外某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)得明顯解析答案第19頁/共34頁解析解析個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性；光與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)為波動性，光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，頻率高的光粒子性強，頻率低的光波動性強，光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性，因為大量粒子的個別行為呈現(xiàn)

7、出波動規(guī)律，故正確選項為A、D.第20頁/共34頁針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練1關(guān)于光的波粒二象性，下列理解正確的是A.當(dāng)光子靜止時有粒子性，光子傳播時有波動性B.光是一種宏觀粒子，但它按波的方式傳播C.光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動規(guī)律來描述D.大量光子出現(xiàn)的時候表現(xiàn)為粒子性，個別光子出現(xiàn)的時候表現(xiàn)為波動性解析解析光子是不會靜止的，大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，故A、D錯誤；光子不是宏觀粒子，光在傳播時有時看成粒子有時可看成波，故B錯誤；光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動規(guī)律來描述，故C正確.答案解析第21頁/共34頁二、對物質(zhì)波的理解例

8、例2質(zhì)量為10g、速度為300m/s在空中飛行的子彈，其德布羅意波長是多少？為什么我們無法觀察到其波動性？答案答案2.211034m由于子彈的德布羅意波長極短，無法觀察到其波動性答案解析第22頁/共34頁針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練2(多選)下列說法中正確的是A.物質(zhì)波也叫德布羅意波B.物質(zhì)波也是概率波C.光波是一種概率波D.光波也是物質(zhì)波解析解析物質(zhì)波，又稱德布羅意波，是概率波，指空間中某點某時刻可能出現(xiàn)的幾率，其中概率的大小受波動規(guī)律的支配，故A、B正確.光波具有波粒二象性，波動性表明光波是一種概率波，故C正確.由于光子的特殊性，其靜止質(zhì)量為零，所以光不是物質(zhì)波，故D錯誤.答案解析第23頁/共34頁歸

9、納總結(jié)歸納總結(jié)第24頁/共34頁達標(biāo)檢測第25頁/共34頁1.下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是A.有的光是波，有的光是粒子B.光子與電子是同樣的一種粒子C.光的波長越長，其波動性越顯著；光的波長越短，其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性123答案解析4第26頁/共34頁解析解析一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，A錯誤.雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以B錯誤.光的波粒二象性的理

10、論和實驗表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性.光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著；光的波長越短，其粒子性越顯著，故選項C正確，D錯誤.1234第27頁/共34頁2.下列關(guān)于德布羅意波的認(rèn)識，正確的解釋是A.任何一個物體都有波和它對應(yīng)，這就是物質(zhì)波B.X光的衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的C.電子衍射證實了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的D.宏觀物體運動時，看不到它的衍射或干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體不具有波動性123解析答案4第28頁/共34頁解析解析運動的物體才具有波動性，A項錯；宏觀物體由于動量太大，德布羅意波長太小，所以看不到它的干涉、衍射現(xiàn)象，但仍具有波動性，D項錯；X光是波

11、長極短的電磁波，是光子，它的衍射不能證實物質(zhì)波的存在，B項錯.1234第29頁/共34頁3.關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是A.關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說”，惠更斯提出“波動說”，愛因斯坦提出“光子說”，它們都說明了光的本性B.光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子C.光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性D.光的波粒二象性是將牛頓的粒子說和惠更斯的波動說真正有機地統(tǒng)一起來123解析答案4第30頁/共34頁解析解析光的波動性指大量光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動規(guī)律來描述，不是惠更斯的波動說中宏觀意義下的機械波.光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一個光子，不是牛頓微粒說中的經(jīng)典微粒.某現(xiàn)象說明光具有波動性，是指波動理論能解釋這一現(xiàn)象.某現(xiàn)象說明光具有粒子性，是指能用粒子說解釋這個