高中光的折射教案

光的波粒二象性。

教學(xué)目標(biāo)

（1）知道光具有波粒二象性。
（2）知道概率波的概念。

教學(xué)建議

教材分析

分析一：教材先總結(jié)前面所學(xué)知識，提出光具有波粒二象性，并進(jìn)一步指出光波是一種概率波：大量光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)。
分析二：教材中內(nèi)容要求較低，學(xué)生掌握部分以記憶為主。

教法建議
建議：可以由教師提出思考問題，學(xué)生再閱讀課本自學(xué)，最后學(xué)生回答問題，有不明白的地方由教師解釋。

--示例

光的波粒二象性

教學(xué)重點：光具有波粒二象性
教學(xué)難點：對波粒二象性的理解

示例：
由教師提出思考問題（光波能干涉和衍射，說明光具有波動性；而光電效應(yīng)又說明光具有粒子性，那么光波到底是波還是粒子呢？），學(xué)生再閱讀課本自學(xué)，最后學(xué)生回答思考問題，有不明白的地方由教師解釋。

探究活動

題目：光學(xué)發(fā)展史
組織：個人
方案：科普論文
評價：科普性

擴(kuò)展閱讀

高三物理實物粒子的波粒二象性教案34

教案課件是老師工作中的一部分，大家應(yīng)該開始寫教案課件了。將教案課件的工作計劃制定好，才能使接下來的工作更加有序！那么到底適合教案課件的范文有哪些？急您所急，小編為朋友們了收集和編輯了“高三物理實物粒子的波粒二象性教案34”，歡迎大家閱讀，希望對大家有所幫助。

第三節(jié)實物粒子的波粒二象性
三維教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能
（1）了解光既具有波動性，又具有粒子性；
（2）知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性；
（3）知道德布羅意波的波長和粒子動量關(guān)系。
（4）了解不確定關(guān)系的概念和相關(guān)計算；
2、過程與方法
（1）了解物理真知形成的歷史過程；
（2）了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性；
（3）知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。
3、情感、態(tài)度與價值觀
（1）通過學(xué)生閱讀和教師介紹講解，使學(xué)生了解科學(xué)真知的得到并非一蹴而就，需要經(jīng)過一個較長的歷史發(fā)展過程，不斷得到糾正與修正；
（2）通過相關(guān)理論的實驗驗證，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度；
（3）通過了解電子衍射實驗，使學(xué)生了解創(chuàng)造條件來進(jìn)行有關(guān)物理實驗的方法。
教學(xué)重點：實物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長和粒子動量關(guān)系。
教學(xué)難點：實物粒子的波動性的理解。
教學(xué)方法：學(xué)生閱讀－討論交流－教師講解－歸納總結(jié)。
教學(xué)用具：課件：PP演示文稿（科學(xué)家介紹，本節(jié)知識結(jié)構(gòu)）。多媒體教學(xué)設(shè)備
（一）引入新課
提問：前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實表現(xiàn)，那么我們究竟怎樣來認(rèn)識光的本質(zhì)和把握其特性呢？（光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性，分別舉出有關(guān)光的干涉衍射和光電效應(yīng)等實驗事實）。
我們不能片面地認(rèn)識事物，能舉出本學(xué)科或其他學(xué)科或生活中類似的事或物嗎？
（二）進(jìn)行新課
1、光的波粒二象性
講述光的波粒二象性，進(jìn)行歸納整理。
（1）我們所學(xué)的大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續(xù)性是相對的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計規(guī)律。
（2）光子在空間各點出現(xiàn)的概率遵從波動規(guī)律，物理學(xué)中把光波叫做概率波。
2、光子的能量與頻率以及動量與波長的關(guān)系。
＝
提問：作為物質(zhì)的實物粒子(如電子、原子、分子等)是否也具有波動性呢？
3、粒子的波動性
提問：誰大膽地將光的波粒二象性推廣到實物粒子？只是因為他大膽嗎？（法國科學(xué)家德布羅意考慮到普朗克能量子和愛因斯坦光子理論的成功，大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子。）
（1）德布羅意波：實物粒子也具有波動性，這種波稱之為物質(zhì)波，也叫德布羅意波。
（2）物質(zhì)波波長：＝
提問：各物理量的意義？（為德布羅意波長，h為普朗克常量，p為粒子動量）
閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，為什么德布羅意波觀點很難通過實驗驗證？又是在怎樣的條件下使實物粒子的波動性得到了驗證？
4、物質(zhì)波的實驗驗證
提問：粒子波動性難以得到驗證的原因？（宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們并不認(rèn)為它有波動性，作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為10－10m數(shù)量級，找與之相匹配的障礙物也非易事）
例題：某電視顯像管中電子的運(yùn)動速度是4.0×107m/s；質(zhì)量為10g的一顆子彈的運(yùn)動速度是200m/s。分別計算它們的德布羅意波長。（根據(jù)公式計算得1.8×10-11m和3.3×10-34m）
電子波動性的發(fā)現(xiàn)者——戴維森和小湯姆遜
電子波動性的發(fā)現(xiàn),使得德布羅意由于提出實物粒子具有波動性這一假設(shè)得以證實，并因此而獲得1929年諾貝爾物理學(xué)獎，而戴維森和小湯姆遜由于發(fā)現(xiàn)了電子的波動性也同獲1937年諾貝爾物理學(xué)獎。
閱讀有關(guān)物理學(xué)歷史資料，了解物理學(xué)有關(guān)知識的形成建立和發(fā)展的真是過程。（應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實感，增強(qiáng)了說服力，同時也能對學(xué)生進(jìn)行發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的探索精神）
電子衍射實驗：1927年，兩位美國物理學(xué)家使電子束投射到鎳的晶體上，得到了電子束的衍射圖案，從而證實了德布羅意的假設(shè)。除了電子以外，后來還陸續(xù)證實了質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動性。
提問：衍射現(xiàn)象對高分辨率的顯微鏡有影響否？如何改進(jìn)？（顯微鏡的分辨本領(lǐng)）
5、德布羅意波的統(tǒng)計解釋
1926年，德國物理學(xué)玻恩（Born，1882--1972）提出了概率波，認(rèn)為個別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。
6、經(jīng)典波動與德布羅意波（物質(zhì)波）的區(qū)別
經(jīng)典的波動（如機(jī)械波、電磁波等）是可以測出的、實際存在于空間的一種波動。而德布羅意波（物質(zhì)波）是一種概率波。簡單的說，是為了描述微觀粒子的波動性而引入的一種方法。
7、不確定度關(guān)系（uncertaintyrelatoin）
經(jīng)典力學(xué)：運(yùn)動物體有完全確定的位置、動量、能量等。微觀粒子：位置、動量等具有不確定量（概率）。
（1）電子衍射中的不確定度
如圖所示，一束電子以速度v沿oy軸射向狹縫。電子在中央主極大區(qū)域出現(xiàn)的幾率最大。在經(jīng)典力學(xué)中，粒子（質(zhì)點）的運(yùn)動狀態(tài)用位置坐標(biāo)和動量來描述，而且這兩個量都可以同時準(zhǔn)確地予以測定。然而，對于具有二象性的微觀粒子來說，是否也能用確定的坐標(biāo)和確定的動量來描述呢？

下面我們以電子通過單縫衍射為例來進(jìn)行討論。
設(shè)有一束電子沿oy軸射向屏AB上縫寬為a的狹縫，于是，在照相底片CD上，可以觀察到如下圖所示的衍射圖樣。如果我們?nèi)杂米鴺?biāo)x和動量p來描述這一電子的運(yùn)動狀態(tài)，那么，我們不禁要問：一個電子通過狹縫的瞬時，它是從縫上哪一點通過的呢?也就是說，電子通過狹縫的瞬時，其坐標(biāo)x為多少?顯然，這一問題，我們無法準(zhǔn)確地回答，因為此時該電子究竟在縫上哪一點通過是無法確定的，即我們不能準(zhǔn)確地確定該電子通過狹縫時的坐標(biāo)。
研究表明：
對于第一衍射極小，式中為電子的德布羅意波長。電子的位置和動量分別用x和p來表示。電子通過狹縫的瞬間，其位置在x方向上的不確定量為，同一時刻，由于衍射效應(yīng)，粒子的速度方向有了改變，縫越小，動量的分量px變化越大。
分析計算可得：式中h為普朗克常量。這就是著名的不確定性關(guān)系，簡稱不確定關(guān)系。
上式表明：
①許多相同粒子在相同條件下實驗，粒子在同一時刻并不處在同一位置。
②用單個粒子重復(fù)，粒子也不在同一位置出現(xiàn)。

例題解析：
例1：一顆質(zhì)量為10g的子彈，具有200ms-1的速率，若其動量的不確定范圍為動量的0.01%(這在宏觀范圍是十分精確的了)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大?
解：子彈的動量
動量的不確定范圍
由不確定關(guān)系式，得子彈位置的不確定范圍
我們知道，原子核的數(shù)量級為10-15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的。可見子彈的動量和位置都能精確地確定，不確定關(guān)系對宏觀物體來說沒有實際意義。
例2：一電子具有200m/s的速率，動量的不確定范圍為動量的0.01%(這已經(jīng)足夠精確了)，則該電子的位置不確定范圍有多大?
解:電子的動量為：
動量的不確定范圍
由不確定關(guān)系式，得電子位置的不確定范圍
我們知道原子大小的數(shù)量級為10-10m，電子則更小。在這種情況下，電子位置的不確定范圍比原子的大小還要大幾億倍，可見企圖精確地確定電子的位置和動量已是沒有實際意義。
8、微觀粒子和宏觀物體的特性對比

宏觀物體微觀粒子
具有確定的坐標(biāo)和動量，可用牛頓力學(xué)描述。沒有確定的坐標(biāo)和動量，需用量子力學(xué)描述。
有連續(xù)可測的運(yùn)動軌道，可追蹤各個物體的運(yùn)動軌跡。有概率分布特性，不可能分辨出各個粒子的軌跡。
體系能量可以為任意的、連續(xù)變化的數(shù)值。能量量子化。
不確定度關(guān)系無實際意義遵循不確定度關(guān)系
9、不確定關(guān)系的物理意義和微觀本質(zhì)
（1）物理意義：
微觀粒子不可能同時具有確定的位置和動量。粒子位置的不確定量越小，動量的不確定量就越大，反之亦然。
（2）微觀本質(zhì)：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統(tǒng)計規(guī)律的必然結(jié)果。
不確定關(guān)系式表明：
①微觀粒子的坐標(biāo)測得愈準(zhǔn)確()，動量就愈不準(zhǔn)確()；微觀粒子的動量測得愈準(zhǔn)確()，坐標(biāo)就愈不準(zhǔn)確()。但這里要注意，不確定關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn)；也不是說微觀粒子的動量測不準(zhǔn)；更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量都測不準(zhǔn)；而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時測準(zhǔn)。
②為什么微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時測準(zhǔn)？這是因為微觀粒子的坐標(biāo)和動量本來就不同時具有確定量。這本質(zhì)上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映。由以上討論可知，不確定關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律，不是測量技術(shù)和主觀能力的問題。
③不確定關(guān)系提供了一個判據(jù)：當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制可以忽略時，則可以用經(jīng)典理論來研究粒子的運(yùn)動。當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制不可以忽略時，那只能用量子力學(xué)理論來處理問題。

高三物理教案：《物粒子的波粒二象性》教學(xué)設(shè)計

實物粒子的波粒二象性

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能

(1)了解光既具有波動性，又具有粒子性;

(2)知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性;

(3)知道德布羅意波的波長和粒子動量關(guān)系。

(4)了解不確定關(guān)系的概念和相關(guān)計算;

2、過程與方法

(1)了解物理真知形成的歷史過程;

(2)了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性;

(3)知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。

3、情感、態(tài)度與價值觀

(1)通過學(xué)生閱讀和教師介紹講解，使學(xué)生了解科學(xué)真知的得到并非一蹴而就，需要經(jīng)過一個較長的歷史發(fā)展過程，不斷得到糾正與修正;

(2)通過相關(guān)理論的實驗驗證，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度;

(3)通過了解電子衍射實驗，使學(xué)生了解創(chuàng)造條件來進(jìn)行有關(guān)物理實驗的方法。

教學(xué)重點：實物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長和粒子動量關(guān)系。

教學(xué)難點：實物粒子的波動性的理解。

教學(xué)方法：學(xué)生閱讀-討論交流-教師講解-歸納總結(jié)。

教學(xué)用具：課件：PP演示文稿(科學(xué)家介紹，本節(jié)知識結(jié)構(gòu))。多媒體教學(xué)設(shè)備

(一)引入新課

提問：前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實表現(xiàn)，那么我們究竟怎樣來認(rèn)識光的本質(zhì)和把握其特性呢?(光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性，分別舉出有關(guān)光的干涉衍射和光電效應(yīng)等實驗事實)。

我們不能片面地認(rèn)識事物，能舉出本學(xué)科或其他學(xué)科或生活中類似的事或物嗎?

(二)進(jìn)行新課

1、光的波粒二象性

講述光的波粒二象性，進(jìn)行歸納整理。

(1)我們所學(xué)的大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續(xù)性是相對的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計規(guī)律。

(2)光子在空間各點出現(xiàn)的概率遵從波動規(guī)律，物理學(xué)中把光波叫做概率波。

2、光子的能量與頻率以及動量與波長的關(guān)系。

=

提問：作為物質(zhì)的實物粒子(如電子、原子、分子等)是否也具有波動性呢?

3、粒子的波動性

提問：誰大膽地將光的波粒二象性推廣到實物粒子?只是因為他大膽嗎?(法國科學(xué)家德布羅意考慮到普朗克能量子和愛因斯坦光子理論的成功，大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子。)

(1)德布羅意波：實物粒子也具有波動性，這種波稱之為物質(zhì)波，也叫德布羅意波。

(2)物質(zhì)波波長： =

提問：各物理量的意義?( 為德布羅意波長，h為普朗克常量，p為粒子動量)

閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，為什么德布羅意波觀點很難通過實驗驗證?又是在怎樣的條件下使實物粒子的波動性得到了驗證?

4、物質(zhì)波的實驗驗證

提問：粒子波動性難以得到驗證的原因?(宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們并不認(rèn)為它有波動性，作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為10-10m數(shù)量級，找與之相匹配的障礙物也非易事)

例題：某電視顯像管中電子的運(yùn)動速度是4.0×107m/s;質(zhì)量為10g的一顆子彈的運(yùn)動速度是200m/s。分別計算它們的德布羅意波長。(根據(jù)公式 計算得1.8×10-11m和3.3×10-34m)

電子波動性的發(fā)現(xiàn)者——戴維森和小湯姆遜

電子波動性的發(fā)現(xiàn),使得德布羅意由于提出實物粒子具有波動性這一假設(shè)得以證實，并因此而獲得1929年諾貝爾物理學(xué)獎，而戴維森和小湯姆遜由于發(fā)現(xiàn)了電子的波動性也同獲1937年諾貝爾物理學(xué)獎。

閱讀有關(guān)物理學(xué)歷史資料，了解物理學(xué)有關(guān)知識的形成建立和發(fā)展的真是過程。(應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實感，增強(qiáng)了說服力，同時也能對學(xué)生進(jìn)行發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的探索精神)

電子衍射實驗：1927年，兩位美國物理學(xué)家使電子束投射到鎳的晶體上，得到了電子束的衍射圖案，從而證實了德布羅意的假設(shè)。除了電子以外，后來還陸續(xù)證實了質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動性。

提問：衍射現(xiàn)象對高分辨率的顯微鏡有影響否?如何改進(jìn)?(顯微鏡的分辨本領(lǐng))

5、德布羅意波的統(tǒng)計解釋

1926年，德國物理學(xué)玻恩 (Born ， 1882--1972) 提出了概率波，認(rèn)為個別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。

6、經(jīng)典波動與德布羅意波(物質(zhì)波)的區(qū)別

經(jīng)典的波動(如機(jī)械波、電磁波等)是可以測出的、實際存在于空間的一種波動。而德布羅意波(物質(zhì)波)是一種概率波。簡單的說，是為了描述微觀粒子的波動性而引入的一種方法。

7、不確定度關(guān)系(uncertainty relatoin)

經(jīng)典力學(xué)：運(yùn)動物體有完全確定的位置、動量、能量等。微觀粒子：位置、動量等具有不確定量(概率)。

(1)電子衍射中的不確定度

如圖所示，一束電子以速度 v 沿 oy 軸射向狹縫。電子在中央主極大區(qū)域出現(xiàn)的幾率最大。在經(jīng)典力學(xué)中，粒子(質(zhì)點)的運(yùn)動狀態(tài)用位置坐標(biāo)和動量來描述，而且這兩個量都可以同時準(zhǔn)確地予以測定。然而，對于具有二象性的微觀粒子來說，是否也能用確定的坐標(biāo)和確定的動量來描述呢?

下面我們以電子通過單縫衍射為例來進(jìn)行討論。

設(shè)有一束電子沿oy軸射向屏AB上縫寬為a的狹縫，于是，在照相底片CD上，可以觀察到如下圖所示的衍射圖樣。如果我們?nèi)杂米鴺?biāo)x和動量p來描述這一電子的運(yùn)動狀態(tài)，那么，我們不禁要問：一個電子通過狹縫的瞬時，它是從縫上哪一點通過的呢?也就是說，電子通過狹縫的瞬時，其坐標(biāo)x為多少?顯然，這一問題，我們無法準(zhǔn)確地回答，因為此時該電子究竟在縫上哪一點通過是無法確定的，即我們不能準(zhǔn)確地確定該電子通過狹縫時的坐標(biāo)。

研究表明：

對于第一衍射極小， 式中 為電子的德布羅意波長。電子的位置和動量分別用x和p來表示。電子通過狹縫的瞬間，其位置在 x 方向上的不確定量為 ，同一時刻，由于衍射效應(yīng)，粒子的速度方向有了改變，縫越小，動量的分量 px變化越大。

分析計算可得： 式中h為普朗克常量。這就是著名的不確定性關(guān)系，簡稱不確定關(guān)系。

上式表明：

①許多相同粒子在相同條件下實驗，粒子在同一時刻并不處在同一位置。

②用單個粒子重復(fù)，粒子也不在同一位置出現(xiàn)。

例題解析：

例1：一顆質(zhì)量為10g 的子彈，具有200m?s-1的速率，若其動量的不確定范圍為動量的0. 01%(這在宏觀范圍是十分精確的了)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大?

解：子彈的動量

動量的不確定范圍

由不確定關(guān)系式 ，得子彈位置的不確定范圍

我們知道，原子核的數(shù)量級為10-15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的。可見子彈的動量和位置都能精確地確定，不確定關(guān)系對宏觀物體來說沒有實際意義。

例2：一電子具有200 m/s的速率，動量的不確定范圍為動量的0.01%(這已經(jīng)足夠精確了)，則該電子的位置不確定范圍有多大?

解 : 電子的動量為：

動量的不確定范圍

由不確定關(guān)系式，得電子位置的不確定范圍

我們知道原子大小的數(shù)量級為10-10m，電子則更小。在這種情況下，電子位置的不確定范圍比原子的大小還要大幾億倍，可見企圖精確地確定電子的位置和動量已是沒有實際意義。

8、微觀粒子和宏觀物體的特性對比

宏觀物體 微觀粒子

具有確定的坐標(biāo)和動量，可用牛頓力學(xué)描述。 沒有確定的坐標(biāo)和動量，需用量子力學(xué)描述。

有連續(xù)可測的運(yùn)動軌道，可追蹤各個物體的運(yùn)動軌跡。 有概率分布特性，不可能分辨出各個粒子的軌跡。

體系能量可以為任意的、連續(xù)變化的數(shù)值。 能量量子化 。

不確定度關(guān)系無實際意義 遵循不確定度關(guān)系

9、不確定關(guān)系的物理意義和微觀本質(zhì)

(1)物理意義：

微觀粒子不可能同時具有確定的位置和動量。粒子位置的不確定量 越小，動量的不確定量 就越大，反之亦然。

(2) 微觀本質(zhì)：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統(tǒng)計規(guī)律的必然結(jié)果。

不確定關(guān)系式表明：

① 微觀粒子的坐標(biāo)測得愈準(zhǔn)確( ) ，動量就愈不準(zhǔn)確( ) ;微觀粒子的動量測得愈準(zhǔn)確( ) ，坐標(biāo)就愈不準(zhǔn)確( ) 。但這里要注意，不確定關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn);也不是說微觀粒子的動量測不準(zhǔn);更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量都測不準(zhǔn);而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時測準(zhǔn)。

② 為什么微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時測準(zhǔn)?這是因為微觀粒子的坐標(biāo)和動量本來就不同時具有確定量。這本質(zhì)上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映。由以上討論可知，不確定關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律，不是測量技術(shù)和主觀能力的問題。

③ 不確定關(guān)系提供了一個判據(jù)：當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制可以忽略時，則可以用經(jīng)典理論來研究粒子的運(yùn)動。當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制不可以忽略時，那只能用量子力學(xué)理論來處理問題。

高考物理第一輪波粒二象性導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)

古人云，工欲善其事，必先利其器。高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動起來，讓高中教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的高中教案呢？小編經(jīng)過搜集和處理，為您提供高考物理第一輪波粒二象性導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)，歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
十七、波粒二象性

【課題】波粒二象性
【目標(biāo)】
1、理解光電效應(yīng)現(xiàn)象，掌握光電效應(yīng)規(guī)律
2、了解黑體、黑體輻射、光的波粒二象性和德布羅意波
【導(dǎo)入】
一、黑體與黑體輻射
1．熱輻射：周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與溫度有關(guān)。
2．黑體：能完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體稱為絕對黑體。簡稱黑體。
3．黑體輻射的實驗規(guī)律：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)。隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動。
4.能量子：普朗克認(rèn)為，振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量ε（稱為能量子）的整數(shù)倍，即：ε,1ε,2,3ε,...nε.n為正整數(shù)，這個不可再分的最小能量值ε稱為能量子。能量子的表達(dá)式：ε=hν（其中普朗克常量h=6.62610-34JS）
二、光電效應(yīng)：
1．內(nèi)容：在光（包括不可見光）的照射下從物體表面發(fā)射出電子（光電子）的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)，光電子是物體表面的電子吸收光子能量產(chǎn)生的。
2．光電效應(yīng)的規(guī)律：
（1）任何一種金屬材料都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。
（2）光電子最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)；只隨著入射光的頻率的增大而增大。
（3）入射光照射到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s。
（4）當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。
3．光子說：愛因斯坦提出，在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子的能量與其頻率成正比，即E＝hγ.
4．光子說對光電效應(yīng)的解釋（見課本P31-34）
5．愛因斯坦光電方程：Ek=hγ一w；其中γ為入射光子的頻率，W為逸出功，Ek表示光電子所具有的最大初動能．
三、光的波粒二象性
光的干涉，衍射等現(xiàn)象充分表明光是波，而光電效應(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)又無可辯駁地證明了光是粒子。事實上，光具有波動和粒子二重特性。俗稱光的波粒二象性。
光在傳播時更多地表現(xiàn)為波動特性，在與物質(zhì)微粒發(fā)生作用時更多地表現(xiàn)為粒子特征；波長越長的光波動性越顯著，頻率越高的光粒子性越顯著；大量光子的整體行為表現(xiàn)為波動性，少量光子的個別行為表現(xiàn)為粒子性。
光是一種概率波，一切微觀粒子都有波粒二象性
四、概率波、物質(zhì)波：
法國物理學(xué)家德布羅意提出：任何一個運(yùn)動物體，都有一種波和它對應(yīng)，波長為λ，這種波叫做物質(zhì)波。P=h/λ，其中p是運(yùn)動物體的動量，h是普朗克恒量。

【導(dǎo)研】
[例1]（2007年江蘇卷8、）2006年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩名美國科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時代的起點，下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說法中正確的是（）
A、微波是指波長在10-3m到10m之間的電磁波
Ｂ、微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播
Ｃ、黑體的熱輻射實際上是電磁輻射
Ｄ、普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說

[例2]某金屬在一束黃光照射下，恰好有電子逸出，在下述情況中，正確的是（）
A．增大光強(qiáng)度而不改變光的頻率，光電子最大初動能不變
B．用一束強(qiáng)度更大的紅光代替黃光，仍可發(fā)生光電效應(yīng)
C．用強(qiáng)度相同的紫光代替黃光，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)減少
D．當(dāng)入射光頻率增為原來的兩倍時，光電子的最大初動能也增為原來的兩倍

[例3]如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，由圖可知（）
A．該金屬的極限頻率為4.27×1014Ｈz
B．該金屬的極限頻率為5.5×1014Ｈz
C．該圖線的斜率表示普朗克常量
D．該金屬的逸出功為0.5eV

[例4]（20xx天津8）用同一光管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則這兩種光（）
A照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大
B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大
C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大
D.通過同一玻璃三棱鏡時，a光的偏折程度大

[例5]現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測量要求，將顯微鏡工作時電子的德布羅意波長設(shè)定為d/n，其中。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計，則顯微鏡工作時電子的加速電壓應(yīng)為（）
A．B．C．D．
【導(dǎo)練】
1、（2008年上海市高三物理質(zhì)量抽查卷）．熱輻射是指所有物體在一定的溫度下都要向外輻射電磁波的現(xiàn)象。輻射強(qiáng)度指垂直于電磁波方向的單位面積在單位時間內(nèi)所接收到的輻射能量。在研究同一物體于不同溫度下向外輻射的電磁波的波長與其輻射強(qiáng)度的關(guān)系時，得到如圖所示的圖線：圖中橫軸λ表示電磁波的波長，縱軸Mλ表示物體在不同溫度下輻射電磁的強(qiáng)度，則由Mλ—λ圖線可知，同一物體在不同溫度下，將（）
A．向外輻射相同波長的電磁波的輻射強(qiáng)度相同。
B．向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的。
C．向外輻射的最大輻射強(qiáng)度隨溫度升高而減小。
D．向外輻射的最大輻射強(qiáng)度電磁波的波長向短波方向偏移。

2、關(guān)于黑體和黑體輻射，下列說法正確的是（）
A．普朗克根據(jù)能量子假說的觀點得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的公式，且公式與實驗非常吻合，揭示了微觀世界量子化的觀點。
B．實驗表明，對于一般材料的物體，輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)，而黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)。
C．雖然我們用肉眼看不見黑暗中的人，但此人也向外發(fā)出熱輻射，我們可用紅外攝像拍攝到此人
D．黑體輻射的實驗規(guī)律中，維恩公式在短波區(qū)與實驗非常接近。

3、下列四個實驗示意圖中，能揭示光的粒子性的是()

4、下列說法正確的是（）
A．電子的衍射現(xiàn)象說明粒子的波動性，電子流通過狹縫是電子間相互作用產(chǎn)生的。
B．用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用相同速度的電子流工作的顯微鏡分辨率高
C．光電效應(yīng)深入地揭示了光的粒子性的一面。光電效應(yīng)表明光子具有能量。
D．物質(zhì)波既是一種電磁波，又是一種概率波，在微觀物理學(xué)中可以用“軌跡”來描述粒子的運(yùn)動

5、在驗證光的波粒二象性的實驗中，下列說法正確的是（）
A．使光子一個一個地通過單縫，如果時間足夠長，底片上會出現(xiàn)衍射圖樣
B．單縫寬度越小，可以更準(zhǔn)確地確定粒子的位置，但是粒子的動量的不確定量更大
C．光子通過單縫的運(yùn)動路線像水波一樣起伏
D．單個光子通過單縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性

6．（20xx江蘇物理12C）(1)研究光電效應(yīng)電路如圖所示，用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板（陰極K），鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流。下列光電流I與AK之間的電壓的關(guān)系圖象中，正確的是（）

（2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小______(選填“增大、“減小”或“不變”)，原因是_______。

（3）已知?dú)湓犹幵诘谝?、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.4eV和-1.51eV，金屬鈉的截止頻率為Hz,普朗克常量h=Js.請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。

第3節(jié)實物粒子的波粒二象性第4節(jié)“基本粒子”與恒星演化