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课件网) 粒子的波动性和量子力学的建立 人教版高中物理 选择性必修3 新知导入 有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？ 布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。” 如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？ 那么光的本性到底是什么？ 新知导入 1672 牛顿 微粒说 惠更斯 波动说 1690 麦克斯韦 电磁说 1864 1905 爱因斯坦 光子说 （光电效应） 波动派 1801 托马斯·杨 双缝干涉 实验 1814 菲涅耳 单缝衍射实验 赫兹 电磁波实验 1888 1922 康 普 顿效应 牛顿微粒说占主导地位 波动说 渐成真理 光具有 波粒二 象性 粒子派 新知导入 普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁 粒子性 波动性 波长λ越大，动量P越小———波动性强，粒子性弱 波长λ越小，动量P越大———波动性弱，粒子性强 光的波粒二象性：光既具有波动性又具有粒子性。 新知讲解 通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。 我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么，实物粒子是否也会同时具有波动性呢 新知讲解 他认为，“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(De · Broglie)，法国物理学家，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。1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。 一、粒子的波动性 新知讲解 德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从如下关系： 这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波，也叫作物质波。 新知讲解 粒子的波动性 根据测算,羽毛球离拍时的最大速度可达到288 km/h,羽毛球的质量为5.0 g,试求其德布罗意波长,我们能观察到羽毛球的波动性吗 新知讲解 1、任何物体,小到电子、质子,大到行星、太阳都存在波动性,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。 2、德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广,使之包括了所有的物质粒子,即光子与实物粒子都具有粒子性,又都具有波动性,与光子对应的波是电磁波,与实物粒子对应的波是物质波。一般宏观物体物质波的波长很短,波动性很不明显,难以观察到其衍射现象,如只有利用金属晶格中的狭缝才能观察到电子的衍射图样。 新知讲解 1927年C.J.戴维森和 G.P.汤姆孙（J.J.汤姆孙之子）利用电子束穿过晶体做了电子束的衍射实验。因此，共同获1937年诺贝尔物理学奖。 此后，人们相继证实了质子、中子以及原子、分子等都具有波动性。 屏 P 多晶薄膜 高压 栅极 阴极 电子衍射实验 电子衍射图样 二.物质波的实验验证 德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质，而且具有波动的性质。换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。 课堂练习 1、下列关于德布罗意波的认识正确的是( ) 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：运动的物体才具有波动性,A项错;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,但仍具有波动性,D项错;X光是波长极短的电磁波,是光子,它的衍射不能证 ... ...
