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1、3 粒子的波動性 互動課堂 疏導引導 1.光的波粒二象性 光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性. 光子的能量ε=hν和動量都是描述光的性質(zhì)的基本關(guān)系式.能量ε和動量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量，波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動性的典型物理量.兩式左側(cè)的ε和p描述光的粒子性，右側(cè)的物理量ν和λ描述光的波動性，它們通過普朗克常量h聯(lián)系在一起. 2.實物粒子的波動性 （1）問題猜想：大家知道，光具有波動性，但同時也具有粒子性，即光具有波粒二象性，那么像分子、原子、質(zhì)子、電子等微觀粒子是否具有波動性呢？ （2）德布羅意假設(shè) 1924年，32歲的法國物理學家德布羅意在

2、他的博士論文中作出了肯定的回答，德布羅意認為：任何一個運動著的物體，小的如電子、質(zhì)子，大的如行星、太陽及平時所見到的行駛的列車、流動的人群、飛翔的鳥兒等等，都有一種波與之對應，其波長為：. 式中的h是普朗克常量，數(shù)值h=6.63×10-34 J·s,p是運動物體的動量. 人們把這種波叫做物質(zhì)波，也叫德布羅意波. （3）物質(zhì)波的實驗驗證 1927年，英美兩國物理學家受到德布羅意的啟示，在實驗室中觀察到了電子束的衍射圖樣，從而證實了德布羅意的假設(shè). 案例 宏觀物體也具有波粒二象性嗎？ 電子、質(zhì)子等微觀粒子具有波粒二象性已是無可爭議的事實，因為，人們已經(jīng)通過實驗觀察到了它們的干涉和衍射等

3、現(xiàn)象.宏觀物體由于運動動量較大，根據(jù)德布羅意波長與動量的關(guān)系,波長非常非常小，盡管不容易觀察到它們的干涉、衍射等波的現(xiàn)象，但它們?nèi)匀痪哂胁▌有裕兴鼈兊牟ㄩL，因此宏觀物體也具有波粒二象性. 活學巧用 【例1】 下列說法正確的是(　　) A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子與電子是同樣的一種粒子 C.光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著 D.γ射線具有顯著的粒子性，不具有波動性 思路解析：光同時有波粒二象性，只不過在有的情況下波動性顯著，有的情況下粒子性顯著，光的波長越長，越容易觀察到其顯示波動特性，因此A、D錯而C正確.光子不同于一般的實物粒子，它沒有靜止質(zhì)量

4、，是一個個的能量團，是光能量的最小單位. 答案：C 【例2】 關(guān)于物質(zhì)波，下列認識錯誤的是(　　) A.任何運動的物體（質(zhì)點）都伴隨一種波，這種波叫物質(zhì)波 B.X射線的衍射實驗，證實了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 C.電子的衍射實驗，證實了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 D.宏觀物體盡管可以看作物質(zhì)波，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象 思路解析：據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個運動的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之相對應，這種波就叫物質(zhì)波，可見，選項A是正確的.由于X射線本身就是一種波，而不是實物粒子，故X射線的衍射現(xiàn)象并不能證實物質(zhì)波理論的正確性，即選項B錯誤.電子是一種實物粒子，電

5、子的衍射現(xiàn)象表明運動著的實物粒子具有波動性，故選項C是正確的.由電子穿過鋁箔的衍射實驗知，少量電子穿過鋁箔后所落位置是散亂的、無規(guī)律的，但大量電子穿過鋁箔后落的位置則呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故選項D錯誤.綜合以上分析知，本題應選B、D. 答案：BD 【例3】 如果一個中子和一個質(zhì)量為10 g的子彈都以103 m/s的速度運動，則它們的德布羅意波的波長分別是多長？（中子的質(zhì)量為1.67×10-27 kg） 思路解析：中子的動量為：p1=m1v,子彈的動量為：p2=m2v,據(jù)λ=hp知中子和子彈的德布羅意波長分別為：, 聯(lián)立以上各式解得：, 將m1=1.67×10-27 kg,v=1×103 m/s, h=6.63×10-34 J·s,m2=1.0×10-2 kg 代入上面兩式可解得：λ1=4.0×10-10 m,λ2=6.63×10-35 m. 答案：4.0×10-10 m,6.63×10-35 m