人教版高中物理选修粒子的波动性课件.ppt

1、粒子的波动性教学目标教学目标通过实验分析，了解光的波粒二象性的内容，感受微观粒子运动的复杂性知道实物粒子具有波动性，领会对称性的研究方法，感悟科学家的探求精神通过对物质波的实验验证内容的学习，感受实验研究这一重要的研究方法通过对科学漫步的阅读，感受科学的成就推动了技术的进步实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系实物粒子的波动性的解释教学重点教学重点教学难点教学难点光学发展史T/年波动性粒子性知道经典理论中波与粒子的区别知道光具有波粒二象性知道波长长的光表现出的波动性更强，波长短的光表现出的粒子性更强光的波粒二象性光的波粒二象性人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性

2、(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)光的波粒二象性光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波动性光的性质实验事实波动性描述的物理量粒子性光的干涉光的衍射光电效应康普顿效应人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)光的波粒二象性（具有能量）（具有动量）（具有频率）（具有波长）光子的能量光子的能量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁P人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)光（波）具有粒子

3、性，实物粒子具有波动性吗？整个世纪以来（指19世纪）在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那么在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢？德布罗意人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)德布罗意自然界的对称性实物粒子也应具有波动性人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)知道德布罗意波知道德布罗意波的波长公式知道实物粒子也具有波粒二象性知道电

4、子显微镜分辨率高粒子的波动性粒子的波动性人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)粒子的波动性粒子的波动性光子的能量和动量一个能量为E、动量为p的实物粒子同时具有波动性，它的波长、频率和E、p的关系与光子一样：德布罗意波长与粒子相联系的波称为物质波实物粒子既具有粒子性，也具有波动性二者通过h来联系德布罗意人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)在时（物体的质量为静止质量）粒子的波动性粒子的波动性注意：对实物粒子，v是指粒子

5、的速度（群速）故不存在的关系人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？如果实物粒子具有波动性，就应该能够发生干涉或者衍射现象要观察到明显衍射现象，则孔和缝的尺寸应与波长相当或者更小物质波的实验验证物质波的实验验证人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张

6、PPT)电子的德布罗意波长物质波的实验验证可获得电子在不同电压下的波长加速电势差为U，则与x射线的波长相当人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)物质波的实验验证X射线照在晶体上可以产生衍射若电子具有波动性的理论成立，那么电子打在晶体上应也能观察到衍射现象。X射线衍射图样人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)物质波的实验验证1927年，戴维孙和G.P.汤姆孙分别独立完成了电子衍射实验a.波长为0.71nm的X射线通过铝

7、箔所得到的衍射环b.波长为0.05nm的电子束通过铝箔所得到的衍射环c.中子通过铝箔所得到的衍射环1929年，德布罗意获得诺贝尔物理学奖1937年G.P.汤姆孙和C.J.戴维孙获得诺贝尔物理学奖此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性G.P.汤姆孙戴维孙物质波的实验验证电子双缝实验1961年琼森（ClausJonsson）将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为，间隔为的双缝,当电子撞击荧光屏时,发现了类似于双缝衍射实验结果.大量电子一次性的行为物质波的应用物质波的应用利用可见光工作的光学显微镜，由于衍射现象的限制，其分辨本领不能无限提高。而现代科技中常常用到的电子显微镜，其分辨

8、本领可以达到0.2nm，能够看到蛋白质分子和金属的晶体结构。电子显微镜的原理便是，电子束也是一种波，当把它加速时，其德布罗意波长比可见光的波长短的多，衍射现象的影响非常小，从而可以达到较高的分辨率。电子显微镜电子显微镜的成像原理是，让电子束打在荧光板上来观察显微图像。物质波的应用电子显微镜下的生命电子显微镜下的虫螨我们根据什么说光具有波粒二象性光的干涉和衍射说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，因此我们说光具有波粒二象性问题与练习问题与练习一个电子核一个质子具有同样的动能时，它们的德布罗意波长哪个大？电子的德布罗意波长大。问题与练习因为由，动能相同时，电子质量小，其动量就小；又由知，动量小，德布罗意波长大。因此当具有同样的动能时，电子比质子的德布罗意波长大射击运动员射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗？为什么？根据现实情况下子弹质量、速度大小所对应的德布罗意波长来做定性说明。不会。因为宏观的子弹质量、速度大，动量大，德布罗意波长非常小问题与练习