粒子的波动性
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
人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22张PPT)
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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：
光的干涉和衍射说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光 具有粒子性，因此我们说光具有波粒二象性
问题与练习
一个电子核一个质子具有同样的动能时，它们的德布罗意波长哪个 大？
电子的德布罗意波长大。
因为由
，动能相同时，电子质量小，其动量就小；
又由
知，动量小，德布罗意波长大。
因此当具有同样的动能时，电子比质子的德布罗意波长大
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.
G.P.汤姆孙
戴维孙
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
此后，人们相继证实了原子、分子、
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
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粒子的波动性
在
时（物体的质量为静止质量）
注意： 对实物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在
可获得电子在不同电压下的波长 与x射线的波长相当
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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。
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X射线衍 射图样
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光的波粒二象性
光的性质
实验事实
波动性 光的干涉 光的衍射
粒子性 光电效应 康普顿效应
描述的物理量
光既具有粒子性，又具有波动性
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问题与练习
射击运动员射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗？为什么？根 据现实情况下子弹质量、速度大小所对应的德布罗意波长来做定性 说明。
1937年G.P.汤姆孙和C.J.戴维孙获得诺贝尔 中子等都具有波动性
物理学奖
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。
教学难点
实物粒子的波动性的解释
光学发展史
波 动 性
T/年
粒 子 性
人教版高中物理选修3-5 17.3粒子的波动性(共22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
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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
教学重点
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
德布罗意
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德布罗意
自然界的对称性 实物粒子也应具有波动性
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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，衍射现象的影 响非常小，从而可以达到较高的分辨率。
电子显微镜
物质波的应用
电子显微镜的成像原理是，让电子束打在荧光板上来观察显微图像。
电子显微镜下的生命
电子显微镜下的虫螨
问题与练习
我们根据什么说光具有波粒二象性
的关系
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物质波的实验验证
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
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物质波的实验验证
电子的德布罗意波长 加速电势差为U，则
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光的波粒二象性
（具有能量）
（具有动量） P
（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
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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？