第3节 粒子的波动性
1.知道光的本性的认识史，了解光的波粒二象性及其对立统一关系． 2.了解粒子的波动性，知道物质波的概念． 3．了解什么是德布罗意波，会解释有关现象．
一、光的波粒二象性
1．波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性．
2．光子的能量和动量：光子的能量ε和动量p可分别表示为：ε＝hν，p＝.能量ε和动量p是描述物质粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质波动性的典型物理量．普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁．
二、粒子的波动性及物质波的实验验证
1．粒子的波动性
(1)德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．
(2)物质波的波长、频率关系式：
波长：λ＝ 频率：ν＝.
2．物质波的实验验证
(1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，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电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．
(3)说明
①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，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的质量大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．
判一判 (1)光的干涉、洐射、偏振现象说明光具有波动性．( )
(2)光子数量越大，其粒子性越明显．( )
(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．( )
(4)湖面上的水波就是物质波．( )
(5)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．( )
提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
做一做 (多选)对光的认识，下列说法中正确的是( )
A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
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．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显
提示：选ABD．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D．
对光的波粒二象性的理解
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实验基础
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表现
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说明
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光的
波动性
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干涉和衍射
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(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)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质；
(3)波长长的光容易表现出波动性
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(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
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光的
粒子性
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光电效应、
康普顿效应
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(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；
(3)波长短的光，粒子性显著
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(1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；
(2)光子不同于宏观观念的粒子
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(多选)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．康普顿效应表明光具有粒子性
[思路点拨] 求解此类题关键是抓住光的本性即波粒二象性，应从波粒二象性的特征分析．另外光不同于实物粒子，它没有静止的质量．
