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(共44张PPT)
[学习目标]
1.了解光的波粒二象性，理解其对立统一关系，并能应用波粒二象性解释有关现象。
2.了解德布罗意物质波假说，会解释有关现象。
3.了解实物粒子的波动性。
4.了解概率波和经典波的差异。
1.光的波粒二象性
(1)光的____和____现象表明，光具有波动性，____效应和_______效应表明，光在与物体相互作用时，具有粒子性。
(2)在光的双缝干涉实验中，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______；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______。
(3)光是一种概率波：在双缝干涉实验中，屏上亮条纹的地方，是光子到达概率___的地方，暗条纹的地方是光子到达概率___的地方。所以从这种意义上，可以把光的波动性看成是表明大量光子运动规律一种____波。即光波在某处的强度代表着光子在该处出现__________。
(4)光具有___________，是____性和_____性的统一。
干涉
衍射
光电
康普顿
粒子性
波动性
大
小
概率
概率的大小
波粒二象性
波动
粒子
hν
粒子性
波动性
2.光的波粒二象性的理解
光的两种性质 实验基础 表现 说明
光的
波动性 干涉
和衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述
(2)具有足够能量的光在传播时，表现出波的性质 (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的
(2)光的波动性不同于宏观观念的波
光的
粒子性 光电
效应 (1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质
(2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续”的“一份一份”的
(2)光子不同于宏观观念的粒子
[易错辨析]
(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。( )
(2)光子数量越多，其粒子性越明显。( )
(3)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子。( )
(4)波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著。( )
√
×
×
√
[例1]　有关光的本性，下列说法正确的是(　　)
A.光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的
B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点
C.大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性
D.由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性
解析　光在不同条件下表现出不同的行为，其波动性和粒子性并不矛盾，A错误，D正确；光的波动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点，B错误；大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，C错误。
D
[例2]　关于光的波粒二象性，下列说法正确的是(　　)
A.光的频率越高，衍射现象越明显
B.光的频率越高，粒子性越明显
C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D.光的波粒二象性否定了光的电磁说
解析　光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的电磁说，只是说某些情况下粒子性明显，某些情况下波动性明显，故D错误；光的频率越高，波长越短，粒子性越明显，波动性越不明显，衍射现象越不明显，故B正确，A错误；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故C错误。
B
1.德布罗意物质波假说：实物粒子像光子一样，也具有__________，与粒子相对应的波称为德布罗意波，也叫_______。
波粒二象性
物质波
[思考探究]
德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，射击运动员射击时会不会因为子弹的波动性而“失准”呢？为什么？
提示　不会。因为现实情况下子弹的德布罗意波长远比宏观物体的尺度小得多，根本无法观察到它的波动性，忽略它的波动性也不会引起大的偏差，所以不会“失准”。
C
[例4]　(多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31 kg，普朗克常量取6.6×10-34 J·s，下列说法正确的是(　　)
BD
A.发射电子的动能约为8.0×10-15 J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11 m
C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
1.实物粒子波动性的实验证实
(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____或____现象。
(2)实验验证：______与他的合作者____做了电子束在晶体表面上散射的实验，观察到了电子____现象，证实了电子的波动性。______做了电子束穿过多晶薄膜的衍射实验，得到了电子的____图样，证实了电子的____性。
(3)实验证实：中子、质子、原子和分子等____粒子具有波动性，德布罗意关系式仍然成立。
干涉
衍射
干涉
衍射
戴维孙
革末
衍射
汤姆孙
衍射
波动
微观
2.概率波与经典波的差异
(1)1926年，波恩提出了符合实验事实的统计解释：物质波在某一地方的强度跟在该处找到它所代表的粒子的概率成正比。
(2)物质波既不是机械波，也不是电磁波，它是一种____波。电子束通过微薄晶片以后，物质波发生衍射。有的地方强度增大，是因为电子到达这里的概率___，从而到达这里的电子数目多；有的地方强度减小甚至等于零，是因为电子到达这里的概率__，从而到达这里的电子数很少。
概率
大
小
[例5]　(2025·四川乐山高二期末)(多选)1927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的近代重大物理实验之一，如图甲、乙所示是该实验的简化图，下列说法正确的是(　　)
ABD
A.亮条纹是电子到达概率大的地方
B.该实验说明物质波理论是正确的
C.该实验再次说明光子具有波动性
D.该实验说明实物粒子具有波动性
解析　电子属于实物粒子，电子衍射实验说明实物粒子具有波动性，说明物质波理论是正确的，故B、D正确，C错误；亮条纹是电子到达概率大的地方，故A正确。
1.(光的波粒二象性)(多选)对光的认识，下列说法正确的是(　　)
A.少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性
B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D.光的波粒二象性可以理解为在某些场合下光的波动性表现明显，在另一种场合下光的粒子性表现明显
解析　少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光传播时表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，故正确选项有A、B、D。
ABD
2.(德布罗意波)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.如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，则甲电子的波长也是乙电子的3倍
A
3.(实物粒子的波动性)下列关于德布罗意波的认识正确的是(　　)
A.任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B.X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C.电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D.宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性
解析　运动的物体才具有波动性，A错误；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D错误；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B错误；只有C正确。
C
4.(光的波粒二象性)关于光的本性，下列说法错误的是(　　)
A.泊松亮斑说明光具有波动性
B.偏振现象说明光是一种纵波
C.光是一种概率波
D.光子除了具有能量之外还具有动量
解析　泊松亮斑说明光具有波动性，故A正确；偏振现象说明光是一种横波，故B错误；光波是一种概率波，在光的衍射条纹中，明条纹是光子到达概率大的地方，故C正确；康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子具有能量之外还具有动量，故D正确。
B
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[基础巩固练]
1.下列哪组现象说明光具有波粒二象性(　　)
A.光的色散和光的干涉 B.光的衍射和光的干涉
C.泊松亮斑和光电效应 D.以上三组现象都不行
解析　光的色散、干涉或衍射现象只能说明光具有波动性，故A、B错误；泊松亮斑说明光能产生衍射，证明光具有波动性，光电效应现象说明光又具有粒子性，故C正确，D错误。
C
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2.(多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是(　　)
A.光具有粒子性，是因为光能产生干涉现象和衍射现象
B.光子在空间不同位置的概率可以用波动规律描述，它是一种概率波
C.双缝干涉实验中，光子在传播中没有经典意义的轨道
D.光具有粒子性，是因为在研究黑体热辐射和光电效应现象中发现光的能量是分立的
解析　干涉和衍射是波所特有的现象，光能产生干涉现象和衍射现象说明光具有波动性，故A错误；光子在空间不同位置的概率可以用波动规律描述，光波是一种概率波，故B正确；在光的双缝干涉实验中，光子出现概率较大的区域呈现亮条纹，光子出现概率较低的区域呈现暗条纹，光子在传播中没有经典意义的轨道，故C正确；光具有粒子性，是因为在研究黑体热辐射和光电效应现象中发现光的能量是分立的，故D正确。
BCD
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3.如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最小的是(　　)
A.α粒子 B.β粒子
C.中子 D.质子
A
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4.以下关于物质波的说法正确的是(　　)
A.实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性
B.宏观物体不存在对应的波
C.电子在任何条件下都能表现出波动性
D.微观粒子在一定条件下能表现出波动性
解析　任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，这种波称为物质波，故A、B错误；电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来，故C错误，D正确。
D
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ABD
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6.用很弱的光做双缝干涉实验，图甲是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。图乙是1927年戴维孙和汤姆孙分别完成的电子衍射实验的简化图。关于这两个图，下列说法正确的是(　　)
D
A.图甲这些照片说明光只有粒子性而没有波动性
B.图甲这些照片说明光只有波动性而没有粒子性
C.图乙说明光子具有波动性
D.图乙说明实物粒子具有波动性
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解析　光具有波粒二象性，题图甲这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，选项A、B错误；题图乙中亮条纹部分是电子到达概率大的地方，该实验说明物质波理论是正确的，说明实物粒子具有波动性，但该实验不能说明光子具有波动性，选项C错误，D正确。
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7.1924年德布罗意提出实物粒子(例如电子)也具有波动性。以下不能支持这一观点的物理事实是(　　)
A.利用晶体可以观测到电子束的衍射图样
B.电子束通过双缝后可以形成干涉图样
C.用紫外线照射某金属板时有电子逸出
D.电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领
解析　干涉、衍射等现象是波动性的体现，利用晶体做电子衍射实验，得到了电子衍射图样，证明了电子的波动性，故A不符合题意；电子束通过双缝后可以形成干涉图样，证明了电子的波动性，故B不符合题意；用紫外线照射某金属板时有电子逸出，发生光电效应现象，说明电子具有粒子性，故C符合题意；同理，电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领，利用了电子的衍射特性，证明了电子的波动性，故D不符合题意。故选C。
C
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[能力提升练]
8.下列说法正确的是(　　)
A.实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量
C.光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性
D.宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动
解析　德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A错误；光电效应说明光子具有能量，康普顿效应说明光子不仅具有能量还具有动量，故B正确；光是电磁波，不是高速运动的微观粒子，但每个光子都具有波粒二象性，故C错误；宏观物体的物质波波长非常小，极不容易观察到它的波动性，故D错误。
B
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A
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B
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11.某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107 m/s；质量为10 g的一颗子弹的运动速度是200 m/s。
(1)分别计算它们的德布罗意波长为多少？
(2)试根据计算结果分析它们表现的波粒二象性(电子的质量为me＝9.1×10-31 kg，普朗克常量为h＝6.63×10-34 J·s)。
答案　(1)1.8×10-11 m　3.3×10-34 m　(2)见解析
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CD
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