3粒子的波动性课堂互动三点剖析一、光的波粒二象性光子的能量ε和动量p可以表示为ε=hν和p=h,它们是描述光的性质的基本关系式
能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量;波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量,它们通过普朗克常量联系在一起
在宏观上,大量光子表现为波动性,在微观上,个别光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性,即光具有波粒二象性
例如,在光的双缝干涉实验中,如果短时间内曝光,发现光子在底片上呈现不规则分布的点,长时间曝光才形成明暗相间的条纹
说明了少量光子与其他物质产生作用时表现出粒子性,而大量光子与其他物质产生作用时表现出波动性
二、德布罗意波1
德布罗意波:实物粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间,也像光子跟光波一样,遵从如下关系:ν=h,λ=ph2
物质波的实验验证:光的干涉和衍射现象是光具有波动性的有力证明,因此,如果电子、原子等实物粒子也真的具有波动性,那么它们就应像光波那样也能发生干涉和衍射现象
(1)1912年,德国物理学家劳厄利用晶体中排列规则的物质微粒作为衍射光栅,来检验X射线的性质,实验获得了成功,证实X射线就是波长为十分之一纳米的电磁波
(2)1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束的衍射实验,得到了衍射图样,从而证实了电子的波动性
后来还陆续证实了质子、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=h,λ=ph关系同样适用
各个击破【例1】下列说法中正确的是()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
γ射线具有显著的粒子性,而不具有波动性解答:光的波长越长,越容易绕过障碍物继续传播,越显示其波动性,反之越容易显示其粒子性;光子是一种不带电的微观粒子,而电子是带负电的实物粒子,它们虽然都是微粒子,但有本质