高中物理，波粒二象性讲义

光是常见的一种自然物质，我们每天都借助光来观察这个五颜六色的世界，然而，直到近代，物理学家才逐渐了解光的一些性质。一、光的波粒二象性1、光的本性：光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。2、光子的能量和动量：光子能量ε=，光子动量 p=h/λ。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。因此ε=hν和p=h/λ揭示了光的波动性和粒子性之间的密切关系。二、粒子的波动性德布罗意假说：实物粒子也具有波动性性。任何一个现实中的物体，都有一种波与它相对应，这种波叫做物质波，也称为德布罗意波。物质波的波长三、物质波的实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子衍射的实验，得到了电子的衍射图案，证实了电子的波动性。四、经典的粒子和经典的波1、经典的粒子：既有一定的质量，也有一定的大小，有的粒子还有一定量的电荷，运动的基本特征是在任意时刻有确定的位置和速度，在时空中有确定的______。2、经典的波：经典的波在空间中是弥散开来的，基本特征是其特征是具有波长和频率，有就是具有时空的周期性。五、概率波1、光波是一种概率波光的波动性不是光子之间相互作用的结果，而是光子的固有属性，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，所以，光波是一种概率波。2、物质波也是概率波对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是随机的，但在某点出现的概率的大小可以由波动的规律确定，而且，对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波。六、不确定性关系微观粒子运动的基本特征：不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准确地知道粒子的空间位置和动量，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过概率做统计性的描述。以x表示粒子位置的不确定量，以p表示粒子在x方向上的动量的不确定量，那么。xp≥h/4π，式中h是普朗克常量。【典型例题】在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 （ ）A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D．单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性参考答案：AD