粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 光的波粒二象性教学演示课件ppt

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 光的波粒二象性教学演示课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了课前•自主预习，机械波，实物粒子，波动性，电磁波，光电效应，康普顿效应，粒子性，光子多，光子少等内容，欢迎下载使用。

　　　　　光的本性之争1．惠更斯的波动说认为光是一种__________，是一种纯机械运动的形式，没有物质性，因此不能解释光在真空中的传播．2．牛顿主张的微粒说，认为光是一种“弹性粒子流”，是一种___________，没有_________．3．麦克斯韦的光的电磁说认为光是一种__________，是物质的一种特殊形态，从而揭示了光的电磁本质．
　　　　　光的波粒二象性1．光的波粒二象性的本质(1)光的________和________实验表明，光是一种电磁波，具有波动性．(2)___________和______________则表明，光在与物体相互作用时，是以一个个________的形式出现的，具有粒子性．(3)光既有_________，又有__________，单独使用波或粒子的解释都无法完整地描述光所有的________，这种性质称为光的波粒二象性．
2．概率波在光的干涉实验中，每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点上．概率大的地方落下的________，形成________；概率小的地方落下的________，形成_________．所以，干涉条纹是光子落在感光片上各点的________分布的反映．这种________分布就好像波干涉时强度的分布．从这个意义上讲，有人把对光的描述说成是概率波．
哪些现象说明了光的粒子性？哪些现象说明了光的波动性？【答案】光电效应现象说明了光的粒子性．干涉、衍射现象说明了光的波动性．
　　　　　德布罗意波假说1．德布罗意波每一个________的粒子都与一个对应的波相联系，这种与__________相联系的波称为德布罗意波，也叫________．2．物质波的波长、频率关系式物质波波长、频率的计算公式为λ＝______，ν＝______．
一切宏观物体都伴随物质波吗？湖面上的水波是物质波吗？【答案】宏观物体的波动性不明显．湖面上的水波是机械波．
　　　　　(多选)以下说法正确的是(　　)A．宏观粒子也具有波动性B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C．物质波也是一种概率波D．物质波就是光波【答案】AC【解析】任何物体都具有波动性，故A正确．对宏观物体而言，其波动性难以观测，我们所看到的绳波是机械波，不是物质波，故B错误．物质波与光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出现的概率遵循波动规律，但物质波不是光波，故C正确，D错误．
　　　　　电子衍射1．实验探究思路________、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．2．实验验证1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了_________衍射实验，得到了________的衍射图样，证实了电子的_________．
什么现象可以说明实物粒子具有波动性？【答案】电子的衍射图样．
　　　　　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【答案】B【解析】由课本知识可知，最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验，B正确．
　　　　　不确定性关系1．定义在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的；在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫___________关系．
3．物理模型与物理现象在经典物理学中，对于宏观对象，我们分别建立________模型和________模型；在微观世界里，也需要建立物理模型，像粒子的____________模型．
分析微观粒子的运动，能不能用轨迹来描述？【答案】在微观物理学中不可以用轨迹来描述粒子的运动，因为物质波是一种概率波，没有确定的位置．
　　　　　(多选)在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定性关系可知(　　)A．不可能准确地知道单个粒子的运动情况B．缝越窄，粒子位置的不确定性越大C．缝越宽，粒子位置的不确定性越大D．缝越宽，粒子动量的不确定性越大【答案】AC
对光的波粒二象性的理解
1．光的粒子性的含义(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质．(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性．(3)频率高、波长短的光，粒子性特征显著．
2．光的波动性的含义(1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质．(2)频率低、波长长的光，波动性特征显著．3．光的波粒二象性(1)光的粒子性并不否定光的波动性，光既具有波动性，又具有粒子性，波动性、粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同．(2)只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种行为．
对光的波粒二象性的理解例1　(多选)下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)A．光电效应现象说明光具有波粒二象性B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性D．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性【答案】BC
【解析】光电效应现象说明光具有粒子性，A错误；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，B正确；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，C正确；光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，D错误．
变式1　如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验(　　)A．只能证明光具有波动性B．只能证明光具有粒子性C．只能证明光能够发生衍射D．证明光具有波粒二象性【答案】D
【解析】弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性；验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性．可见D正确，A、B、C错误．
1．光既有波动性又有粒子性．2．当光表现为波动性时，只是光的波动性显著，粒子性不显著而已．3．当光表现为粒子性时，只是光的粒子性显著，波动性不显著而已．
1．对物质波的理解(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)粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．(3)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．
对物质波的理解例2　下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是(　　)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【答案】C
【解析】运动的物体才具有波动性，A错误；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错误；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B错误．
变式2　(多选)下列说法正确的是(　　)A．物质波属于机械波B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C．电子的衍射实验，证实了德布罗意假设是正确的D．宏观物体运动时也具有波动性，但是不容易观察到【答案】CD
【解析】物质波与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同，A错误；德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都具有一种波和它对应，即物质波，B错误；电子是实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，证实了德布罗意假设是正确的，C正确；宏观物体运动时，对应的德布罗意波长非常小，看不到它的衍射或干涉现象，但不能否定其波动性，D正确．
对物质波波长的计算例3　影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射越明显，分辨本领越低，电子显微镜有较高的分辨本领．电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将(　　)A．小于0.2 nm　　　　　B．大于0.2 nmC．等于0.2 nm D．无法确定【答案】A
宏观物体波动性的三点提醒1．一切运动的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其波动性，但并不否定其波动性．2．要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别．3．在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一．
1．粒子位置的不确定性单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的．
2．粒子动量的不确定性(1)微观粒子具有波动性，会发生衍射．大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外．这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量．(2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量．
5．经典物理和微观物理的区别(1)在经典物理学中，可以同时用位置和动量精确地描述质点的运动，如果知道质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量，从而描绘它的运动轨迹．(2)在微观物理学中，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量．因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动．但是，我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律．
A．微观粒子的动量不可能确定B．微观粒子的坐标不可能确定C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定D．不确定性关系仅适用于电子和光子等微观粒子，不适用于其他宏观物体
1．(多选)下列关于实物粒子的说法中正确的是(　　)A．向前飞行的子弹不具有波动性B．射击运动员之所以很难射中靶子，是因为子弹具有波动性C．子弹既具有粒子性，又具有波动性D．子弹具有波动性，但波长很短表现不出来【答案】CD【解析】运动的实物粒子具有波粒二象性，对子弹来说，其德布罗意波长很短，很难表现出波动性，子弹的波动性对射击的准确性没有任何影响，故C、D正确，A、B错误．
2．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则下列与此相关的物理量也相等的是(　　)A．速度　　　　　　　B．动能C．动量 D．总能量【答案】C
3．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则下列说法正确的是(　　)
A．图像甲表明光具有粒子性B．图像丙表明光具有波动性C．实验表明光是一种概率波D．实验表明光是一种电磁波
【答案】ABC【解析】用很弱的光做双缝干涉实验得到的图片上的一个一个无分布规律的光点，体现了光的粒子性，故A正确；经过较长时间曝光的图片丙，出现了明暗相间的条纹，波动性较为明显，本实验表明光是一种概率波，但不能表明光是一种电磁波，故B、C正确，D错误．
4．(多选)对于光的波粒二象性的理解正确的是(　　)A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C．高频光是粒子，低频光是波D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著【答案】AD
【解析】光具有波粒二象性，大量光子显示波动性、个别光子显示出粒子性，光传播时显示波动性，与物质相互作用时显示粒子性，频率高显示粒子性，频率低显示波动性，而不是粒子和波转换．故B、C错误，A、D正确．
5．(多选)对于物质波，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【答案】ACD
【解析】由德布罗意假说可判断A正确；X射线的衍射实验证实了X射线是波长很短的电磁波，故B错误；电子的衍射实验证实了电子具有波动性，故C正确；宏观物体对应的物质波的波长极短，实验室无法进行实验，D正确．
6．下列说法中正确的是(　　)A．质量大的物体，其德布罗意波长较短B．速度大的物体，其德布罗意波长较短C．动量大的物体，其德布罗意波长较短D．动能大的物体，其德布罗意波长较短【答案】C