第3节 粒子的波动性
1．了解人类对光的本性的认识史，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，了解什么是德布罗意波，了解物质波的实验验证，会解释有关现象。
3．学会用辩证的观点看待问题，认识到物理学各种观点的局限性。
一、光的波粒二象性
1．光的本性
光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．光子的能量和动量关系式
(1)关系式：ε＝hν，p＝。
(2)意义：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＝揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。
二、粒子的波动性及实验验证
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：λ＝。
(3)物质波的频率：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的实验，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，宏观物体运动时的动量很大，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)光子与实物粒子没有本质区别。( )
(2)光的波动性与机械波有区别，光可在真空中传播，机械波的传播只能借助介质。( )
(3)我们平常所见的宏观运动物体，由于波长太短，波动性不明显。( )
提示：(1)× (2)√ (3)√
想一想
(1)可见光中，哪种单色光的波动性最强？哪种单色光的粒子性最强？
提示：可见光中红光波动性最强，紫光的粒子性最强。
(2)光的波动性与粒子性跟它们的波长、频率有怎样的关系？
提示：光波频率越低，波长越长，光的波动性越明显；光波频率越高，波长越短，光的粒子性越明显。
(3)每一个运动的物体都有一个对应的波，为什么观察不到一粒飞行着的子弹的波动性？
提示：宏观物体在运动时，我们观察不到它们的波动性，但也有一个波与之对应，只是对应飞行的子弹的波的波长太小了，所以观察不到子弹的波动性，但一粒飞行着的子弹的波动性还是存在的。
