1、波粒二象性 17.3 粒子的波动性,了解光既具有波动性，又具有粒子性。知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。,粒子性,波动性,（具有能量）,（具有频率）,（具有动量）,h架起了粒子性与波动性之间的桥梁,（具有波长）,光是一种电磁波，具有波长和频率，同时是一种粒子，即光子，因此光具有波粒二象性,一、光的波粒二象性,法国物理学家，德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。,普朗克,二、粒子的波动性,德布罗意写道：“整个19世纪以来在光学上，与波动方面
2、的研究相比，忽视了粒子方面的研究；而在实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们吧粒子方面的图像想的太多，而忽视了波的现象？”,1、粒子波动性的假设1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。提出：实物粒子也具有波动性实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子,一切实物粒子都有波动性 大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布洛意关系既然实物粒子具有波动性，那么一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为 计算结果表明，子弹的
3、波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。,例题：估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长,解：一个中学生的质量m50kg ，百米跑时速度v7m/s ，则,例题：电子m=9.110-31Kg，速度v=5.0107m/s, 对应的德布罗意波长为：,微观粒子具有较大的波长，可以显示出明显的波动性,宏观物体的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性,宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为1010m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事,三、物质波的实验验证,1、电子衍
4、射实验电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象,1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子） 也独立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维森共获 1937 年诺贝尔物理学奖。,电子束穿过铝箔后的衍射图像,除了电子以外，后来还陆续证实了质子，中子，以及原子的波动性。,光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性 光子的能量与动量之间的关系：两式的物理量和p描述光的粒子性， 和描述光的波动性。,实物粒子也具有波动性： 一个能量为E、动量为 p 的实物粒子同时具有波动性，动量为 P 的粒子波长：,这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波，也叫物质波。,1、光的干涉和衍射说
5、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，光具有波粒二象性。2、电子的徳布罗意波长大。,3、答：不会，因为宏观的子弹质量速度大，动量大，徳布罗意波长小。,1.关于物质波，下列说法正确的是( ),A.速度相等的电子和质子，电子的波长长 B.动能相等的电子和质子，电子的波长短 C.动量相等的电子和中子，中子的波长短 D.甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍,A,2在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用哪种方法？（ ）A增加光照时间B增大入射光的波长C增大入射光的强度D增大入射光频率,D,3.关于光的波粒二象性的理解，正确的是( ),D,A.
6、大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性 B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C.高频光是粒子，低频光是波 D.波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著,4能使金属钠产生光电效应的单色光的极限频率是6.01014Hz根据能量守恒，用频率是7.01014Hz的紫光照射金属钠，产生光电子的最大初动能是_ J,6.6310-20,自主学习：,1.光既具有 性，有具有 性。即光具有波粒二象性。 2.哪些物理量是描述物质的粒子性典型物理量，哪些物理量是描述物质的波动性的典型物理量。 3.实物粒子既具有 性，也具有 性。 4.谁最先提出粒子波动性的假设？
7、5.德布罗意波关系式? 6.了解物质波的实验验证。,对于光的行为，下列说法正确的是( ) A个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性 B光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了 D光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显,ABD,分析：光的波粒二象性是光具有波动性，又具有粒子性。有时波动性更明显，有时粒子性更明显。但波动性和粒子性是不可分割的，是从不同角度所观察到的不同性质。,1下列说法正确的是( ) A有的光是波，有的光是粒子 B光子
8、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射线具有显著的粒子性，不具有波动性 解析：选C.光同时具有波动性和粒子性，只是在有的情况下波动性更显著，有的情况下粒子性更显著波长越长，波动性就更显著，粒子性就越不明显，波长越短，粒子性就更显著，波动性就越不明显，只有C选项正确,C,下列说法正确的是( ) 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、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波 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,分
9、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。 【点评】 (1)一切运动的物体都具有波动性； (2)物质波与机械波性质不同； (3)宏观物体质量大动量大，波长极小，难观测，但不能认为没有波动性,C,1根据物质波理论，以下说法中正确的是( ) A微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B宏观物体和微观粒子都具有波动性 C宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显,电子经电势差为U220 V的电场加速，在vc的情况下，求此电子的德布罗意波长(已知：电子质量为9.111031 kg，电子电荷量为1.61019C),解：,分析:1.利用动能定理求速度，2.物质波波长公式求波长,一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率n和波长l所描述的波动性。,德布罗意关系,
