2020-2021学年3 崭新的一页：粒子的波动性学案设计

17.3    粒子的波动性

编写人：吴  霞      审核人：孙  俊

【知识要点】

1．光既具有_________，又具有____________，这种性质叫做粒波二象性。

对光的波粒二象性的理解：①大量光子表现出显著的___________，个别光子（少量光子）表现出显著的_______________。②光的波长越长，__________越显著；波长越短，_______________越显著。③光在传播过程中___________起主导作用，光在物体相互瓦特和时，_______________起主导作用。

描写粒子性的物理量（如能量E、动量）和描写波动性的物理量（如波长、频率），可以用公式联系起来，这也表明光的波动性、粒子性没有相互否定，而是统一的。

2．粒子的波动性

（1）物质波：一切运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它相应，这种波叫做物质波，是由德布罗意提出的，又叫做德布罗意波。

（2）德布罗意公式：＝________________或______________。

（3）实验验证：1927年，两位美国物理科学家使电子束投射到镍的晶体上，得到电子束的衍射图案，证实了德布罗意的猜想。

【典型例题】

例1．关于物质波，下列认识错误的是

   A．任何运动的物体（质点）都伴随一种波，这种波叫做物质波

B．X射线的衍射实验，证实了物质波的假设是正确的

C．电子的衍射实验，证实了物质波的假设是正确的

D．宏观物体尽管具有波动性，但它们不具有干涉、衍射等现象

例2．若某光谱波长为，则此光谱中光子的

   A．频率为  B．能量为  C．动量为  D．质量为

例3．有一种X射线，它的每个光子具有4×104eV的能量，此X射线的波长是多少？一个电子具有多少能量时，其德布罗意波的波长与上述X射线的波长相等？

例4.太阳光垂直射到地面上时，1 ㎡地面接受的太阳光的功率为1.4kW,其中可见光部分约占45%。

假如认为可见光的波长约为0.55,日地间距离R＝1.5×1011m。普朗克常量h=6.6×10-34J·s，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？

【课堂检测】

1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是

   A．弱光衍射实验    B．电子束在晶体上的衍射实验

C．弱光干涉实验    D．以上都不正确

2．关于物质波以下说法正确的是

   A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性

B．宏观物体不存在对应波的波长

C．电子在任何条件下都能表现出波动性

D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性

3．对光的认识，下列说法中正确的是

   A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性

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，就不再具有波动性了。

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得明显，在另外的某种场合，光的粒子性表现得明显

4．下列说法中正确的是

   A．质量大的物体，其德布罗意波长小 B．速度大的物体，其德布罗意波长小

C．动量大的物体，其德布罗意波长小 D．动能大的物体，其德布罗意波长小

5．现用电子显微镜观测线度为的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为，其中。已知普朗克常量、电子质量和电子电荷量，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为

   A．  B．  C．  D．

6．中子的质量m=1.67×10-27kg，如果它以v=1.0×103 m/s的速度运动，它的德布罗意波长为__________，这个波长与电磁波中__________波长相当。

7．质量为5t的汽车，当它以20 m/s的速度前进时，其德布罗意波的波长为_________.

8．以2.0×107m/s速度运动的电子束的德布罗意波长为_______，以_________速度运动的质子束，其德布罗意波长与电子束的波长相同。