17.3粒子的波动性

17.3粒子的波动性

【思考交流与点拨】

一、光的本性

光既具有__ ____性，又具有___ ___性．所以光具有____ ______性．

【例1】下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )

A．有的光是波，有的光是粒子

B．光子与电子是同样的一种粒子

C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著

D．大量光子的行为往往显示出粒子性

二、光子的能量和动量

1、光子的能量：ε＝

2、光子的动量p＝____________.

3、能量ε和动量p是描述物质的______性的重要物理量；波长λ或频率ν是描述物质的 ______性的典型物理量．因此ε＝______和p＝__________揭示了光的粒子性和波动性 之间的密切关系．

三、德布罗意波

1、任何一个________的物体，都有一种波与它相对应，这种波叫________，也称为德布 罗意波．

2、物质波的波长关系式：λ＝

3、物质波的频率关系式：ν＝___.

四、物质波的实验验证

1、实验探究思路：______、______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__________的实验，得到了电子 的__________，证实了电子的________．

3、说明：

①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的________，对于这些粒子，德布罗 意给出的ν＝________和λ＝________关系同样正确．

②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的______很大，对应的德布罗意波的 波长______，根本无法观察到它的__________．

【例2】下列说法中正确的是( )

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．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都有 一种波和它对应，这种波叫做物质波

D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性

【例3】2008年6月13日凌晨，古巴小将罗伯斯在捷克俄斯特拉发田径大奖赛男子110 m栏比赛中，以12秒87的成绩打破了中国飞人刘翔的记录，设罗伯斯质量约为74 kg，试计算他在110 m栏跑中的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显

【反馈练习】

1．关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )

A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子

B．光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波

C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的

D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，

频率ν仍表示的是波的特性

2．关于物质波，下列说法正确的是( )

A．电子衍射图样证明了物质波的正确性

B．粒子的动量越大，其波动性越易观察

C．粒子的动量越小，其波动性越易观察

D．电子衍射图样中电子束物质波的波长与金属晶格大小可以比拟

3．关于物质波，下列说法正确的是( )

A．速度相等的电子和质子，电子的波长长

B．动能相等的电子和质子，电子的波长短

C．动量相等的电子和中子，中子的波长短

D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍

4．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性．以下能突出体现波动性的是( )

A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多

B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的

－－－C．质量为103 kg、速度为102 m/s的小球，其德布罗意波长约为1028 m，不过我们能

清晰地观测到小球运动的轨迹

D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距

大致相同

5．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则( )

hλhλhλA．E＝，p＝0 B．E＝，p＝ ccchchchC．E＝，p＝0 D．E＝，p＝λλλ

6．一颗近地卫星质量为m，求其德布罗意波长为多少？(已知地球半径为R，重力加速度为g)