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课件网) 粒子的波动性 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 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 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 光（波）具有粒子性，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 德布罗意 自然界的对称性 实物粒子也应具有波动性 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? 知道电子显微镜分辨率高 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 在? ? ? ? ? ?时（物体的质量为静止质量） 粒子的波动性 注意： 对实物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在? ? ? ? ? 的关系 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？ ①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 ②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 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 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 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（Claus Jonsson）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 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 ... ...
