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6.3 波粒二象性——高二物理教科版（2019）选择性必修第三册课前导学
1.认识光的波粒二象性，知道实物粒子具有波粒二象性，掌握物质波的概念。
2.通过电子衍射实验观察电子的波动性。
3.量子力学的建立和量子力学的应用
重、难点
光的波粒二象性、物质波的理解，并熟悉德布罗意波长公式。
一、光的波粒二象性
1.光的双缝干涉实验说明：当光很弱时，光是作为一个个粒子落在感光底片上的，显示出了光的①________性；当光很强时，光与感光底片量子化的作用积累起来形成明暗相间的条纹，显示出了光的②________性
2.光具有③________________，是波动性和粒子性的统一
3.光子的能量：④________，光子的动量⑤________。两式揭示了光的粒子性和波动性之间的联系
二、德布罗意物质波假说 实物粒子波动性的实验证实 概率波与经典波的差异
1.德布罗意的假说：实物粒子像光子一样，也具有⑥________________，可以引入波长、频率的概念，并且有如下关系式：⑦________、________
2.物质波：与粒子相对应的波称为德布罗意波，也叫物质波，关系式中的波长称为德布罗意波长.
3.物质波的实验证实
（1）实验探究思路
⑧________、衍射是波特有的现象，如果实物粒子也具有波动性，那么它在一定条件下也能发生干涉和衍射.
（2）实验验证
戴维孙、革末和 G.P.汤姆孙做了电子衍射实验及其衍射图样，证实了⑨________的波动性.
4.概率波与经典波的差异
（1）物质波既不是机械波，也不是电磁波.
（2）物质波是一种⑩________
参考答案
①粒子 ②波动 ③波粒二象性 ④ ⑤ ⑥波粒二象性 ⑦、 ⑧干涉 ⑨电子 ⑩概率波
1.关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )
A.康普顿效应揭示了光具有波动性
B.个别光子只有粒子性，大量光子的作用效果才表现为波动性
C.动能相等的电子和质子，电子的动量小，波长也短
D.光电效应揭示了光具有粒子性，光的波长越短，其粒子性越显著
2.新冠病毒的尺寸约为100 nm，我们无法用可见光捕捉病毒的照片.科学家用电子显微镜(即加速电场中的电子，使其表现为波长远小于可见光的波)，终于捕捉到了它的图像.已知电子的质量为，电子的电荷量为，普朗克常量为，不考虑相对论效应，则( )
A.电子显微镜的分辨率非常高，是由于电子的德布罗意波长非常长
B.电子显微镜的分辨率与加速电压有关，加速电压越高，则分辨率越低
C.若用相同动能的质子代替电子，不能拍摄到新冠病毒的图像
D.德布罗意波长为0.2 nm的电子，可由静止电子通过约37.7 V的电压加速得到
3.（多选）以下关于物质波的说法中正确的是( )
A.实物粒子与光子都具有波粒二象性，故实物粒子与光子是本质相同的物体
B.一切运动的物体都与一个对应的波相联系
C.电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D.实物粒子的动量越大，其波动性越明显，越容易观察
4.（多选）著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束经过电场加速后通过多晶薄膜，得到了如图所示的衍射图样，已知电子质量为，加速后电子速度，普朗克常量，则( )
A.该图样说明了电子具有粒子性
B.该实验中电子的德布罗意波长约为1.5 nm
C.加速电压越大，电子的物质波波长越长
D.使用电子束工作的电子显微镜中，加速电压越大，分辨本领越强
答案以及解析
1.答案：D
解析：康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；光既有波动性又有粒子性，个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性，故B错误；根据动能与动量的关系可知，动能相等的电子和质子，电子的动量小，根据波长公式可知，电子的波长长，故C错误；光电效应揭示了光具有粒子性，光的波长越短，则频率越高，光子能量越大，其粒子性越显著，故D正确.
2.答案：D
解析：影响电子显微镜分辨率的直接因素是光源的波长，波长越短，加速电压越高，分辨率越高，故A、B错误；相同动能的质子和电子，根据，联立解得，因为质子质量大于电子质量，所以质子的波长小于电子的波长，波长越短，分辨率越高，所以能拍摄到新冠病毒的图像，故C错误；由动能定理得，电子的动量，联立解得，代入数据得，故D正确.
3.答案：BC
解析：实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是本质相同的物体，故A错误；无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，故B正确；电子的衍射证实了电子的波动性，即证实了物质波的假设是正确，故C正确；根据德布罗意的物质波公式，可知粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，越容易观察，故D错误.
4.答案：BD
解析：题图为电子束通过多晶薄膜的衍射图样，衍射是波所特有的现象，所以该图样说明了电子具有波动性，A错误；由和，联立得，该实验中电子的德布罗意波长约为1.5 nm，B正确；由和，联立得，可知加速电压越大，电子的波长越短，衍射现象就越不明显，但使用该电子束工作的电子显微镜分辨本领越强，C错误，D正确.

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