新課標波粒二象性

新課標波粒二象性第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射增透膜薄膜干涉鏡面檢測光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光確實是一種波第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六愛因斯坦康普頓光電效應以及康普頓效應等無可辯駁的證實了光是一種粒子．第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六電磁波光子光的波動性光的粒子性波長頻率波速動質(zhì)量能量動量光的干涉光的衍射光的偏振有波動參量，如：有波的行為特性如：有粒子參量，如：

有粒子的行為特性如：光電效應康普頓效應光的波粒二象性第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六經(jīng)典物理學把物質(zhì)分為兩類，一類是質(zhì)子、電子等實物，另一類是電場、磁場等，統(tǒng)稱場。光是傳播者的電磁場，既然光有粒子性，那么，質(zhì)子、電子、原子、分子等實物粒子是否會在一定條件下表現(xiàn)出波動性？1923年，德布羅意最早想到了這個問題，并且大膽地設(shè)想，人們對于光子的波粒二象性也適用于實物粒子。第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六德布羅意波（物質(zhì)波）第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六例1：質(zhì)量m=50Kg的人，以v=15m/s的速度運動，試求人的德布羅意波波長。解：第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六1927年G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子）也獨立完成了電子衍射實驗。與C.J.戴維森共獲1937年諾貝爾物理學獎。屏P多晶薄膜高壓柵極陰極2.電子衍射實驗電子束在穿過細晶體粉末或薄金屬片后，也象X射線一樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。此后，人們相繼證實了原子、分子、中子等都具有波動性。第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六由代入電子的德布羅意波波長很短，用電子顯微鏡衍射效應小，可放大200萬倍。例2：求靜止電子經(jīng)15000V電壓加速后的德波波長。解：靜止電子經(jīng)電壓U加速后的動能第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六

電子顯微鏡按結(jié)構(gòu)和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發(fā)射式電子顯微鏡等。透射式電子顯微鏡常用于觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質(zhì)結(jié)構(gòu)；掃描式電子顯微鏡主要用于觀察固體表面的形貌。電子顯微鏡的光路與光學顯微鏡相仿。由于電子的德布羅意波長短，衍射不明顯，故它的分辨能力很高，可以直接觀察到原子。高速的電子的波長比可見光的波長短（波粒二象性），而顯微鏡的分辨率受其使用的波長的限制，因此電子顯微鏡的分辨率（約0.1納米）遠高于光學顯微鏡的分辨率（約200納米）。第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六做雙縫干涉實驗時，將感光膠片放在屏的位置上，注意觀察照片，為什么會有這種現(xiàn)象？第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六短長曝光時間結(jié)論1、這張照片清晰的顯示了光的粒子性．2、光子落在某些條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大（干涉加強區(qū)）。光的波粒二象性.swf概率波第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六在光的衍射實驗中，攝像記錄弱光入射的幾個不同曝光階段的衍射圖樣，并進行比較，可以發(fā)現(xiàn)，在衍射圖樣中較亮的地方，光子出現(xiàn)的概率較大。單縫衍射像圓孔衍射像1、光的干涉2、光的衍射第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六

光波是一種概率波，概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性．伽爾頓板實驗——表明單個小球下落的位置是不確定的,但是它落在中間狹槽的可能性要大一些，即小球落在中間的概率較大．第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六思考與討論根據(jù)你的理解，說明概率的意義，舉出幾個日常生活中的或科學中的事例，說明哪些事件是個別出現(xiàn)時看不出什么規(guī)律，而大量出現(xiàn)時則顯示出一定的規(guī)律性．生活中，涉及概率統(tǒng)計的事件很多，例如：在研究分子熱運動時，研究單個分子的運動是毫無意義的，需要研究的是大量分子整體表現(xiàn)出來的規(guī)律，這叫做統(tǒng)計規(guī)律．第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六

當光源和感光膠片之間不可能同時有兩個和多個光子時，長時間曝光得到的照片仍然和光源很強、曝光時間較短時一樣，則光的波動性不是光子之間的相互作用引起的．波動性是光子本身的一種屬性第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六光的波動性和粒子性的統(tǒng)一1．在微觀世界中：大量光子運動產(chǎn)生的效果顯示出波動性，個別光子運動產(chǎn)生的效果顯示出粒子性。

2．光在傳播時顯示波動性；與物體發(fā)生作用時往往顯示粒子性。

3．按電磁波譜的的排列，頻率小波長長時波動性顯著，粒子性不明顯；而頻率高波長短時，粒子性顯著，而波動性不明顯。第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六微觀粒子在某些條件下表現(xiàn)出粒子性,在另一些條件下表現(xiàn)出波動性.兩種性質(zhì)雖寓于同一體中卻不能同時表現(xiàn)出來兩種圖像不會同時出現(xiàn)在你的視覺中少女?老婦?第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六第21頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性，由于微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，而我們的經(jīng)驗僅局限于宏觀物體的運動．在生活中找不到一個既具有粒子性、又具有波動性的物理模型幫助我們研究光子的