高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第四节 德布罗意波优质课ppt课件

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法国物理学家德布罗意在1924年提交的博士学位论文中首次提出了一个大胆的假设：实物粒子和光一样具有波粒二象性。这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波，也叫物质波。德布罗意假设实物粒子的波长与其动量之间的关系为
式中λ是德布罗意波的波长，p是相应的实物粒子的动量。
德布罗意假说是在没有任何实验依据的情况下提出来的，但物理学是一门以实验为基础的学科，在未经实验检验之前，所有的理论都不可能成为科学的真理。
那么，有没有办法来检验德布罗意的假说呢？
当波遇到一个大小与该波波长相仿的障碍物时会发生衍射。比如，一束平行光通过一个线度与波长相近的小孔，会在远处的屏幕上产生光斑，在光斑边缘会产生一圈一圈明暗相间的光环。如果德布罗意波真的存在，实物粒子也应该发生衍射。
也就是说，要让电子产生衍射，就需要让一束电子穿过一个非常小的孔，孔的线度刚好与金属晶体中晶格大小相当。而晶体内部的原子（或离子）在空间呈周期性排列，在每一层晶面上就构成一定形状的网格，每一个网格就相当于一个这样的小孔。所以，电子束照射到晶体上可能会发生衍射。
1925年，美国工程师戴维森在一次实验中发现了电子的衍射现象，但当时他还不知道德布罗意假说。 1926年在得知德布罗意波的概念后，他不断地进行实验，认真地分析，最后在1927年宣布获得了电子束在晶体上的衍射图样，实验结果与德布罗意公式计算的结果完全一致。几乎同时，英国物理学家G·P·汤姆孙也独立发现了电子在晶体上的衍射现象。如图4-4-2所示是电子束在单晶MnO3上的电子衍射图样，如图4-4-3所示是电子束在多晶Au上的电子衍射图样。
电子衍射实验证明了德布罗意波假说，德布罗意因此获得了1929年的诺贝尔物理学奖。而戴维森和G.P.汤姆孙则共同获得1937年的诺贝尔物理学奖。
电子不仅会发生衍射，而且会发生干涉。实验表明，微弱电子束的干涉图样和弱光干涉图样是非常相似的。由此可见，实物粒子的确具有波动性。
实验证明，不仅仅电子，其他微观粒子都具有波动性。同时，各种实物粒子也具有粒子性，这就是说实物粒子具有与光一样的波粒二象性。波粒二象性是包括光子在内的一切微观粒子的共同特征。
1.下列有关波粒二象性的说法中错误的是（　　）A．光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性B．德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律C．美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性D．法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性
2.我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户。在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是（　　）A．玻尔在1990年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
3.科研人员利用冷冻电镜断层扫描技术首次“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像，冷冻电镜是利用高速电子具有波动性原理，其分辨率比光学显微镜高1000倍以上。下列说法正确的是（　　）A．电子的实物波是电磁波B．电子的德布罗意波长与其动量成正比C．冷冻电镜的分辨率与电子加速电压有关，加速电压越高，则分辨率越低D．若用相同动能的质子代替电子，理论上也能“拍摄”到新冠病毒的3D清晰影像
4.关于波粒二象性，下列说法正确的是（     ）A．康普顿效应表明光具有波动性B．光电效应表明光具有粒子性C．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
5.如图所示，用a、b两种光照射同一光电效应装置，光电管K极板的极限频率为v，若a光的频率为3v和b光频率为4v，分别照射该光电管，则下列说法正确的是（　　）A．a光的光子和b光的光子的动量之比为4∶3B．用a光和b光分别照射该光电管，逸出光电子的最大初动能之比为3∶4C．加反向电压时，a光和b光对应的遏止电压之比为2∶3D．加正向电压时，对应形成的饱和光电流之比为3∶4
6.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（　　）A．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释B．光电效应现象揭示了光的波粒二象性C．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
7.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（　　）A．光电效应现象揭示了光的波动性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
8.用三种不同的单色光照射同一金属做光电效应实验，得到的光电流与电压的关系如图所示，则下列说法正确的是（　　）A．单色光A和B是颜色相同、强度不同的光B．单色光A的频率大于单色光C的频率C．单色光A的遏止电压大于单色光C的遏止电压D．A光对应的光电子德布罗意波长大于C光对应的德布罗意波长
9.下列说法符合事实的是（　　）A．库仑通过扭称实验测量出静电力常量B．法拉第通过实验发现了电磁感应现象并得出法拉第电磁感应定律C．麦克斯韦通过一系列实验证实了关于光的电磁理论D．戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验证实了实物粒子具有波动性
10.关于物质的波粒二象性，下列说法错误的是（　　）A．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显B．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性C．光电效应现象揭示了光的粒子性D．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
1.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（　　）A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有粒子性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，电子的德布罗意波长较大
2.下列说法正确的是（　　）A．1900年普朗克提出了能量量子化理论，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长相等
3.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（　　）A．光的波动性理论可以很好的解释黑体辐射的实验规律B．动能相同的质子和电子，质子的德布罗意波长比电子短C．康普顿效应进一步证实了光子说的正确性D．动量为p的电子，其德布罗意波波长为hp（h为普朗克常量）
4.关于物质波，下列认识正确的是（　　）A．任何运动的物体（质点）都对应一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验证实了物质波假说是正确的C．电子的衍射实验证实了物质波假说是正确的D．宏观物体尽管可以看成物质波，但无法观察到其干涉、衍射等现象
5.实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是（　　）A．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关B．β射线在经过过饱和酒精蒸气时会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构