1、導入新課導入新課 前面我們學習了有關光的一些特性和相應的事實表現，那么我們究竟怎樣來認識光的本質和把握其特性呢？ 問題問題 光是一種物質，它光是一種物質，它既具有粒子性，又具有既具有粒子性，又具有波動性。在不同條件下波動性。在不同條件下表現出不同特性。本節表現出不同特性。本節將針對光的這兩個特性將針對光的這兩個特性進一步的展開分析。進一步的展開分析。知識要點知識要點第三節第三節 嶄新的一頁：嶄新的一頁：粒子的波動性粒子的波動性第十七章波粒二象性第十七章波粒二象性 了解光既具有波動性，又具有粒子性。了解光既具有波動性，又具有粒子性。 知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性。知道實物粒子和光子一樣具

2、有波粒二象性。 知道德布羅意波的波長和粒子動量關系。知道德布羅意波的波長和粒子動量關系。 教學目標教學目標1 1、知識與技能、知識與技能 了解物理真知形成的歷史過程。了解物理真知形成的歷史過程。 了解物理學研究的基礎是實驗事了解物理學研究的基礎是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性。實以及實驗對于物理研究的重要性。 知道某一物質在不同環境下所表知道某一物質在不同環境下所表現的不同規律特性。現的不同規律特性。 2 2、過程與方法、過程與方法 通過學生閱讀和教師介紹講解，使學通過學生閱讀和教師介紹講解，使學生了解科學真知的得到并非一蹴而就，需生了解科學真知的得到并非一蹴而就，需要經過一個較長的歷史

3、發展過程，不斷得要經過一個較長的歷史發展過程，不斷得到糾正與修正。到糾正與修正。 通過相關理論的實驗驗證，使學生逐通過相關理論的實驗驗證，使學生逐步形成嚴謹求實的科學態度。步形成嚴謹求實的科學態度。 通過了解電子衍射實驗，使學生了解通過了解電子衍射實驗，使學生了解創造條件來進行有關物理實驗的方法。創造條件來進行有關物理實驗的方法。3 3、情感態度與價值觀、情感態度與價值觀教學重難點教學重難點重點重點 實物粒子和光子一樣具有波粒實物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長和粒子動量二象性，德布羅意波長和粒子動量關系。關系。難點難點 實物粒子的波動性的理解。實物粒子的波動性的理解。 本節知識線索

4、本節知識線索 光具有波粒二象性光具有波粒二象性徳布羅意提出實物粒子具有波動性的假設徳布羅意提出實物粒子具有波動性的假設數學推理與實物粒子相聯系的波）數學推理與實物粒子相聯系的波）設計實驗物質波的實驗驗證）設計實驗物質波的實驗驗證）實驗技術問題的解決實驗技術問題的解決X X涉嫌的晶格衍射）涉嫌的晶格衍射）電子衍射實驗質子、中子、原子、分子）電子衍射實驗質子、中子、原子、分子）本節導航本節導航一一. .光的波粒二象性光的波粒二象性二二. .粒子的波動性粒子的波動性三三. .物質波的實驗驗證物質波的實驗驗證一、光的波粒二象性一、光的波粒二象性1、光的特性：、光的特性： 大量事實說明：光是一種波，同時

5、也是一大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。種粒子，光具有波粒二象性。 光的分立性和連續性是相對的，是不同條光的分立性和連續性是相對的，是不同條件下的表現，光子的行為服從統計規律。件下的表現，光子的行為服從統計規律。2、光子的能量與動量之間的關系：、光子的能量與動量之間的關系： =h P=h/ 兩式的物理量兩式的物理量和和p描述光的粒子性，描述光的粒子性，和和描述光的波動性。描述光的波動性。二、粒子的波動性二、粒子的波動性 法國物理學家，法國物理學家，德布羅意原來學習歷德布羅意原來學習歷史，后來改學理論物史，后來改學理論物理學。他善于用歷史理學。他善于用歷史的觀點，用對

6、比的方的觀點，用對比的方法分析問題。法分析問題。 19291929年諾貝爾物年諾貝爾物理學獎獲得者，波動理學獎獲得者，波動力學的創始人，量子力學的創始人，量子力學的奠基人之一。力學的奠基人之一。普朗克普朗克 德布羅意寫道：德布羅意寫道：“整個整個1919世紀以世紀以來在光學上，與波動方面的研究相比，來在光學上，與波動方面的研究相比，忽視了粒子方面的研究；而在實物粒忽視了粒子方面的研究；而在實物粒子的研究上，是否發生了相反的錯誤子的研究上，是否發生了相反的錯誤呢？是不是我們吧粒子方面的圖像想呢？是不是我們吧粒子方面的圖像想的太多，而忽視了波的現象？的太多，而忽視了波的現象？” 這種與實物粒子相聯

7、系的波后來稱這種與實物粒子相聯系的波后來稱為徳布羅意波，也叫物質波。為徳布羅意波，也叫物質波。Ph 一個能量為一個能量為E、動量為、動量為 p 的實物粒的實物粒子同時具有波動性，動量為子同時具有波動性，動量為 P 的粒子的粒子波長：波長：h例題例題 如速度如速度v=5.0102m/s飛行的子彈，飛行的子彈，質量為質量為m=10-2Kg，對應的德布羅意波，對應的德布羅意波長為：長為：nmmvh25103 . 1 電子電子m=9.110-31Kg，速度，速度v=5.0107m/s, 對應的德布羅意波長對應的德布羅意波長為：為：nmmvh2104 . 1 pEmvhph 為德布羅意波長，為德布羅意波

8、長，h為普朗克常量，為普朗克常量，p為為粒子動量。粒子動量。 三、物質波的實驗驗證三、物質波的實驗驗證 宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發生衍射的障多，這在生活中很難找到能發生衍射的障礙物，所以我們并不認為它有波動性作礙物，所以我們并不認為它有波動性作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為1010m數量級，找與之相匹配的障礙物數量級，找與之相匹配的障礙物也非易事也非易事 1、電子衍射實驗、電子衍射實驗 電子束在穿過細晶體粉末或薄金屬片電子束在穿過細晶體粉末或薄金屬片后，也象后，也象X射線一樣產生衍射現

9、象。射線一樣產生衍射現象。CsUKG 1927年年 G.P.湯姆遜湯姆遜J.J.湯姆遜之子）湯姆遜之子） 也獨立完成了電子衍射實驗。與也獨立完成了電子衍射實驗。與 C.J.戴維森戴維森共獲共獲 1937 年諾貝爾物理學獎。年諾貝爾物理學獎。電子束穿過鋁箔后的衍射圖像電子束穿過鋁箔后的衍射圖像 除了電子以除了電子以外，后來還陸續外，后來還陸續證實了質子，中證實了質子，中子，以及原子的子，以及原子的波動性。波動性。1、光學顯微鏡的原理、光學顯微鏡的原理 使用無限遠光學系統的顯微鏡主要由物使用無限遠光學系統的顯微鏡主要由物鏡、管鏡和目鏡組成。標本經物鏡和管鏡放鏡、管鏡和目鏡組成。標本經物鏡和管鏡放大

10、后，形成放大倒立的實象；實象經目鏡再大后，形成放大倒立的實象；實象經目鏡再次放大后，形成放大的虛象。次放大后，形成放大的虛象。2、電子顯微鏡的原理、電子顯微鏡的原理 電子顯微鏡是根據電子光學原理，用電子電子顯微鏡是根據電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。器。 光學顯微鏡光學顯微鏡掃描式電子顯微鏡掃描式電子顯微鏡動畫：波的干涉動畫：波的干涉課堂小結課堂小結 光是一種波，同時也是一種粒子，光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。光具有波粒二象性。光子的

11、能量與動量之間的關系：光子的能量與動量之間的關系：=h=hP=h/ P=h/ 兩式的物理量兩式的物理量和和p p描述光的粒子性，描述光的粒子性，和和 描述光的波動性。描述光的波動性。 實物粒子也具有波動性實物粒子也具有波動性一個能量為一個能量為E E、動量為、動量為 p p 的實物粒子的實物粒子同時具有波動性，動量為同時具有波動性，動量為 P P 的粒子的粒子波長：波長：Ph頻率頻率: :h 這種與實物粒子相聯系的波后來稱這種與實物粒子相聯系的波后來稱為德布羅意波，也叫物質波。為德布羅意波，也叫物質波。pEmvhph物質波波長：物質波波長： 為德布羅意波長，為德布羅意波長，h h為普朗克常量，

12、為普朗克常量，p p為粒子動量。為粒子動量。 高考連接高考連接 1、(高考模擬高考模擬)現用電子顯微鏡觀測線度為現用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結構。為滿足測量要求，的某生物大分子的結構。為滿足測量要求，將顯微其中鏡工作時電子的德布羅意波長設將顯微其中鏡工作時電子的德布羅意波長設定為定為d/n,n1.一直普朗克恒量一直普朗克恒量h，電子質量為，電子質量為m和電子電荷量和電子電荷量e，不計電子的初速度，則顯，不計電子的初速度，則顯微鏡工作是電子的加速電壓為（微鏡工作是電子的加速電壓為（ ）222medhnA212222)(enhmdB2222menhdC2222medhnD又，由德布羅

13、意公式可得又，由德布羅意公式可得ndmvh 然后，聯立然后，聯立式，即可求出顯微鏡式，即可求出顯微鏡工作時電子的加速電壓工作時電子的加速電壓解析：首先，由動能定理可得解析：首先，由動能定理可得 mveU222222medhnU 因而，本題答案為：因而，本題答案為：D D。（06全國全國） 2、已知能使某金屬產生光電效應的極限、已知能使某金屬產生光電效應的極限頻率為頻率為 v0 （ ） A.當用頻率為當用頻率為2 v0的單色光照射該金屬時，的單色光照射該金屬時，一定能產生光電子一定能產生光電子 B.當用頻率為當用頻率為2 v0的單色光照射該金屬時，的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能

14、為所產生的光電子的最大初動能為hv C.當照射光的頻率當照射光的頻率v大于大于v0時，若時，若v增大，增大，則逸出功增大則逸出功增大 D.當照射光的頻率當照射光的頻率v大于大于v0時，若增大一時，若增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍倍，則光電子的最大初動能也增大一倍000max)2(hhEk0hW 解析解析:顯然，由于顯然，由于2v0v0,因而頻率因而頻率2v0為的單色光照射該金屬時，一定能產生為的單色光照射該金屬時，一定能產生光電子；當用頻率為光電子；當用頻率為2v0的單色光照射該的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能金屬時，所產生的光電子的最大初動能為為 該金屬的逸出功為定

15、值該金屬的逸出功為定值 并不會變化由方程并不會變化由方程WhEkmax可知光電子的最大初動能與頻率并不成正比可知光電子的最大初動能與頻率并不成正比 綜上所述，可知本題答案為：綜上所述，可知本題答案為：A、B。課堂練習課堂練習1光電管是一種把光電管是一種把_信號轉換信號轉換成成_信號的器件，它主要用于自信號的器件，它主要用于自動化裝置及動化裝置及_等技術裝置里等技術裝置里 2能使金屬鈉產生光電效應的單色能使金屬鈉產生光電效應的單色光的極限頻率是光的極限頻率是6.01014Hz根據能根據能量守恒，用頻率是量守恒，用頻率是7.01014Hz的紫光的紫光照射金屬鈉，產生光電子的最大初動能照射金屬鈉，產

16、生光電子的最大初動能是是_ J 光光電電有聲電影有聲電影6.6310-20 3當用一束紫外線照射裝在原不帶電當用一束紫外線照射裝在原不帶電的驗電器金屬球上的鋅板時，發生了光電效的驗電器金屬球上的鋅板時，發生了光電效應，這時發生的現象是（應，這時發生的現象是（ ）A驗電器內的金屬箔帶正電驗電器內的金屬箔帶正電B有電子從鋅板上飛出來有電子從鋅板上飛出來C有正離子從鋅板上飛出來有正離子從鋅板上飛出來D鋅板吸收空氣中的正離子鋅板吸收空氣中的正離子AB 4在光電效應實驗中，如果需要增大在光電效應實驗中，如果需要增大光電子到達陽極時的速度，可采用哪種方光電子到達陽極時的速度，可采用哪種方法？（法？（ ）A

17、增加光照時間增加光照時間B增大入射光的波長增大入射光的波長C增大入射光的強度增大入射光的強度D增大入射光頻率增大入射光頻率D 5下列關于光的波粒二象性的說法中，下列關于光的波粒二象性的說法中，正確的選項是（正確的選項是（ ） A有的光是波，有的光是粒子有的光是波，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，波光的波長越長，其波動性越顯著，波長越短，其粒子性越顯著長越短，其粒子性越顯著D大量光子產生的效果往往顯示粒子性大量光子產生的效果往往顯示粒子性C 15金屬鈉產生光電效應的極限頻率金屬鈉產生光電效應的極限頻率是是6.01014Hz根據能量轉化和守恒守律，根據能量轉化和守恒守律，計算用波長計算用波長0.40m的單色光照射金屬鈉時，的單色光照射金屬鈉時，產生的光電子的最大初動能是多大？產生的光電子的最大初動能是多大？ 答案：答案：0.9910-19J 教材習題解答教材習題解答 1、解：光的衍射和折射說明光具有波、解：光的