第一篇：高中物理知識點總結(jié)：光的波粒二象性

一.教學(xué)內(nèi)容：光的波粒二象性 ［學(xué)習(xí)過程］

一.能說明光具有波動性的實驗光的干涉及衍射實驗 1.光的干涉及衍射

產(chǎn)生條件 典型實驗 圖樣特點

干涉 相干光源（f相同）雙縫干涉 等寬明暗相間的條紋

衍射 障礙物或小孔的尺寸 單縫、圓孔、越窄，衍射明顯 不等寬

跟光波波長差不多 圓盤 中央亮而寬，邊緣暗而窄

a.干涉條紋間距

△x：兩個相鄰的亮（暗）條紋間距 b.明暗條紋分布規(guī)律： 光程差δ＝r2－r1 中央 第一級 第二級

亮紋 δ＝nλ 振動加強 n＝0 n＝1 n＝2

增透膜：

λ：綠光在增透膜中的波長

注：①對光的衍射條紋，縫越窄，衍射現(xiàn)象明顯，衍射條紋間距越大。縫寬一定時，波長越長的光，衍射現(xiàn)象明顯。

②白光的衍射條紋：中央白條紋，兩邊彩色條紋，紅光在外側(cè)。白光的干涉條紋：中央白條紋，兩邊彩色條紋，紅光在外側(cè)。

4.光的偏振

（1）偏振光的產(chǎn)生方式：①自然光通過起偏器：通過兩個軸的偏振片觀察自然光，第一個偏振片的作用是把自然光變偏振光，叫起偏器。第二個偏振片的作用是檢驗光是否為偏振光，叫檢偏器。其次，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特性，即存在一個偏振化方向，只讓平行于該方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收了。②自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°時，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。

（2）偏振光的理論意義和應(yīng)用：①理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波。光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波。②應(yīng)用：照相機鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等等。二.光的粒子性（光電效應(yīng)B類要求）1.光電效應(yīng)

（1）在光的照射下從物體表面發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。發(fā)射出的電子叫光電子。（2）演示實驗

2.光電效應(yīng)的規(guī)律

（1）瞬時性10-9S，從光照到發(fā)射電子幾乎是同時的（2）任何金屬存在一個極限頻率，只有v入射>v極限發(fā)生

（3）逸出光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，只隨ν入射增大而增大（4）在入射光強度不變時，入射光強增加，光電流增大，飽和光電流與入射光強度成正比。I飽和光電流與λ入射光強度成正比

不加電壓，少量光電子到陽極，光電流小。加電壓，較多光電子到陽極，光電流大。電壓大到一定程度，光電流就不再增大，達到飽和光電流。入射光強度：單位時間單位面積入射光的能量。E＝nhv，v不變，增大光強，光子數(shù)變大。

3.愛因斯坦光子說：光是由一個個光子構(gòu)成，每個光子能量：E＝hv，h：普朗克常量。

v0不同

v不變時，增大I入射，光子數(shù)增多，光電子數(shù)越多，光電流大 4.光的波粒二象性

解析：知P點與S1和S2的距離之差，由出現(xiàn)明暗條紋的條件可判斷是亮條紋或暗條紋。

由此可知，B光在空氣中波長 由光程差δ和波長λ的關(guān)系：

可見，用B光做光源，P點為亮條紋。

例2.劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖2甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示。干涉條紋有如下特點：（1）任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相鄰明條紋和暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋（）

A.變疏 B.變密 C.不變 D.消失

（2003年上海高考試題）

解析：因為相鄰兩個明紋位置的空氣膜高度差和夾角的關(guān)系為： △h＝l為相鄰明紋的距離）∴變疏，選A 答案：A 規(guī)律總結(jié)：抓住本題所給的條件是任意相鄰明紋對應(yīng)的薄膜高度差不變。弄清條紋間距的決定因素。

例3.某金屬在一束黃光照射下，恰好能有電子逸出（即用頻率小于這種黃光的光線照射就不可能有電子逸出）。在下述情況下，逸出電子的多少和電子的最大初動能會發(fā)生什么變化？

（1）增大光強而不改變光的頻率；（2）用一束強度更大的紅光代替黃光；（3）用強度相同的紫光代替黃光。

解析：“正好有電子逸出”，說明此種黃光的頻率恰為該種金屬的極限頻率。（1）增大光強而不改變光的頻率，意味著單位時間內(nèi)入射光子數(shù)增多而每個光子能量不變，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，逸出的光電子最大初動能不變，但光電子數(shù)目增大。

（2）用一束強度更大的紅光代替黃光，紅光光子的頻率小于該金屬的極限頻率，所以無光電子逸出。

（3）用強度相同的紫光代替黃光，因為一個紫光光子的能量大于一個黃光光子的能量，而強度相同，因而單位時間內(nèi)射向金屬的紫光光子數(shù)將比原來少。因此，逸出的電子數(shù)將減少，但據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能將增大。例4.如圖3所示，陰極K用極限波長λ0＝0.66μm的金屬銫制成，用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，調(diào)整兩個極板電壓，當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時，光電流達到飽和，電流表示數(shù)為0.64μA，求：

（1）每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能。（2）如果把照射陰極綠光的強度增大到原來的2倍，每秒鐘陰極發(fā)射出的光電子數(shù)和飛出光電子的最大初動能。

解析：（1）當(dāng)陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極時，光電流達到飽和，由電流可求出每秒到達陽極的電子數(shù)，即為發(fā)射出的電子數(shù)，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可算出最大初動能。

（2）光強加倍，發(fā)射的光電子數(shù)加倍，但入射光頻率不變，光電子的最大初動能不變。

（2）光電子數(shù)n’＝2n＝8.0×1012（個）

解析：

；（2）個

小結(jié)：本題說明倫琴射線的產(chǎn)生方法?！灸M試題】

1.如圖所示，兩束不同的單色光，A和B，分別沿半徑射入截面為半圓形玻璃磚中后，都由圓心O沿OP方向射出，下列說法中正確的是（）

A.在玻璃中B光傳播的速度較大 B.A光的光子能量較小

C.若分別用這兩種單色光做雙縫干涉實驗，且保持其他實驗條件不變，則A光在屏上形成的明暗條紋的寬度較小

D.若用B光照射某金屬板能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則用A光照射該金屬板也一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)

2.如圖所示，一束復(fù)色光射到玻璃三棱鏡AB面上，從三棱鏡的AC面折出的光線分成a、b兩束，如下圖所示。有下列幾個結(jié)論（）

①a光的光子能量比b光的光子能量大

②光a、b射到同一金屬表面時，若光a能發(fā)生光電效應(yīng)，那么光b也一定能發(fā)生光電效應(yīng)

③光從棱鏡內(nèi)射出時，a光的臨界角大于b光的臨界角 ④在此玻璃三棱鏡中a光的光速比b光的光速小 A.①④ B.②③ C.①③ D.②④

3.a、b二束平行細(xì)光束垂直射入直角三棱鏡的AB面，對應(yīng)的折射光線為a’、b’，a’、b’有發(fā)散的趨勢，比較a、b二束光，下列說法正確的是（）

A.光束a在棱鏡中的傳播速度快

B.若b光束能使某一金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則a光束同樣能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)

C.在完全相同的條件下做雙縫干涉實驗a光對應(yīng)的干涉條紋較寬

D.在其它條件不變的情況下，當(dāng)頂角A增大時，一定是折射光束b’先消失 4.雙縫干涉實驗裝置如圖所示，雙縫間的距離為d，雙縫到像屏的距離為L，調(diào)整實驗裝置使得像屏上可以見到清晰的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是（）

A.若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清晰 B.若將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋 C.若將雙縫間的距離d減小，像屏上的兩個相鄰明條紋間的距離變小 D.若將雙縫間的距離d減小，像屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離不變 5.如圖所示，（a）表示單縫，（b）表示雙縫，用某單色光分別照射豎直放置的單縫和雙縫，在縫后較遠(yuǎn)位置豎直放置的光屏上可以觀察到明暗相間的條紋（圖中陰影表示明條紋），如圖（c）、（d）所示。下列關(guān)于縫和條紋間關(guān)系的說法中正確的是（）

A.圖（c）表示單縫衍射條紋，圖（d）表示雙縫干涉條紋 B.單縫S越寬，越容易觀察到對應(yīng)的明暗條紋 C.雙縫間距離越小，對應(yīng)條紋間距越大

D.照射雙縫的單色光波長越小，對應(yīng)條紋間距越大

6.如下圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干狀條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說法正確的是（）

A.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 B.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 C.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的 D.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的

7.尖劈干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖a所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖b所示，干涉條紋有如下特點：（1）任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定。現(xiàn)若在圖1裝置中抽出一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋（）

A.變疏 B.變密 C.不變 D.消失

8.市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以λ表示此紅外線的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為（）

A.C.以及相鄰兩條亮紋間距。若所用激光波長為，則該實驗確定物體運動速度的表達式是（）

A.D.，普朗克常量為

B.5.分別用波長為 和 D.A.光是電磁波 B.光是一種橫波 C.光是一種縱波 D.光是概率波

7.如圖，當(dāng)電鍵K斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零，由此可知陰極材料的逸出功為（）

A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV 8.下列說法正確的是（）

A.光的干涉和衍射說明光具有波動性 B.光的頻率越大，波長越大 C.光的波長越大，光子的能量越大

D.光在真空中的傳播速度為9.下列說法正確的是（）A.光波是一種概率波 B.光波是一種電磁波

C.單色光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，光子的能量改變 D.單色光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，光的波長不變 10.下面是四種與光有關(guān)的事實： ①用光導(dǎo)纖維傳播信號

②用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度 ③一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶 ④水面上的油膜呈現(xiàn)彩色 其中，與光的干涉有關(guān)的是（）A.①④ B.②④ C.①③ D.②③

11.我們經(jīng)?？梢钥吹?，凡路邊施工處總掛著紅色的電燈，這除了紅色光容易引起人的視覺注意以外，還有一個重要的原因，這一原因是紅色光（）A.比其它色光更容易發(fā)生衍射 B.比其它可見光的光子能量大 C.比其它可見光更容易發(fā)生干涉 D.比其它可見光更容易發(fā)生光電效應(yīng)

12.下列各種現(xiàn)象中不能說明光具有波動性的是（）A.光的偏振現(xiàn)象 B.光電效應(yīng)現(xiàn)象 C.光的雙縫干涉現(xiàn)象 D.光的衍射現(xiàn)象

13.如圖是產(chǎn)生X射線的裝置，叫做X射線管。圖中的K是陰極，A是陽極，通電時由陰極發(fā)出的電子，打在陽極上，從陽極上激發(fā)出X射線（也稱X光），設(shè)其中光子能量的最大值等于電子到達陽極時的動能。已知陰極與陽極之間電勢差U、普朗克常量h、電子電荷量e和光速c，則（設(shè)電子初速為零）（）

A.高壓電源的a端為正極 B.高壓電源的a端為負(fù)極

C.射線管發(fā)出的X光的最長波長為

【試題答案】 光的波動性

1.B 2.A 3.ACD 4.B 5.C 6.AC 7.A 8.B 9.B 10.B 光的粒子性

1.D 2.A 3.AC 4.B 5.B 6.B 7.A 8.AD 9.AB 10.B 11.A 12.B 13.AD

第二篇：關(guān)于微觀粒子波粒二象性的討論

關(guān)于微觀粒子波粒二象性的討論

關(guān)于光,現(xiàn)代讀工科的人大致都知道光有波粒二象性;從量子物理中,不僅光,微觀粒子都具有波粒二象性;宏觀物質(zhì)物質(zhì)由微觀粒子組成,也會表現(xiàn)出波粒二象性.一個名顯的例子就是,物質(zhì)大致都會輻射出一定頻率的光譜,能過接收光譜可以分析物質(zhì).如軍事上的紅外追蹤,夜視等技術(shù).這從觀念上是有點難以理解,活生生的人怎么就能波動了呢.但是理論上就是這樣的.一般說來質(zhì)量大的物質(zhì)表現(xiàn)出強的粒子性,質(zhì)量小的粒子表現(xiàn)出波動性.象光子這樣的小質(zhì)量,就是波動我典型,象宏觀物質(zhì)就是粒子的典型.微觀粒子的波粒二象性不是同時能表現(xiàn)出來的,這就是不確定原理.這里量子物理我理論基礎(chǔ).玻爾認(rèn)為不確定性原理是由于波粒二象性決定的;得布羅意說，任何物質(zhì)都具有波的性質(zhì)，同時具有粒子的性質(zhì)，你不可能同時對這兩種性質(zhì)進行觀察，你作為一個粒子來檢測它時，會遺漏它作為波的性質(zhì)；同樣，你檢驗它波的性質(zhì)，就會遺漏它粒子的特征。這和人的品格有多么相似呀.世界上大體上沒有絕對的好人與壞人.人在一定的情況下是好人,在另外的情況下又是壞人.也就是說人既是好人又是壞人．在一個人某些情況下你只能看到他好的一面，在另外的情況下只能看到他壞的一面；或者在一些人看來，他是好的，另外的人則相反．但是事實上他確實是好人與壞人的混合體．這樣的例子太多了，以至于所有人都能知道．說到這里，好象又有哲學(xué)的味道．

羅素看來對哲學(xué)作出了比較好的解釋：＂哲學(xué)，就我對這個詞的理解來說，乃是某種介乎神學(xué)與科學(xué)之間的東西。它和神學(xué)一樣，包含著人類對于那些迄今仍為確切的知識所不能肯定的事物的思考；但是它又象科學(xué)一樣是訴之于人類的理性而不是訴之于權(quán)威的，不管是傳統(tǒng)的權(quán)威還是啟示的權(quán)威。一切·確·切·的知識——我是這樣主張的——都屬于科學(xué)；一切涉及超乎確切知識之外的·教·條都屬于神學(xué)。但是介乎神學(xué)與科學(xué)之間還有一片受到雙方攻擊的無人之域；這片無人之域就是哲學(xué)。＂

再回過頭來看量子物理學(xué)，量子物理一定不是神學(xué)，那它是確切的知道嗎．如果從量子力學(xué)的三大支柱來說，似乎是確切的．但是，就象量子物理簡史中提到的，量子物理的解釋就象上帝投骰子一樣不確定，似乎沒有確定．從這一方面來說，就是哲學(xué)．更有意思的是，根據(jù)量子物理，如果人們意識是想測量微觀粒子的粒子性，它就表現(xiàn)出粒子性．如果人們意識是想測微觀粒子的波動性，它就表現(xiàn)出波動性，這簡直就是哲學(xué)．科學(xué)研究出來的竟是哲學(xué)問題．這說明了，就象羅素所理解的那樣，量子力學(xué)其實還在發(fā)展之中．只能從物理現(xiàn)象上去解釋，如果從理論上去解釋，就要數(shù)學(xué)和物理學(xué)的共同進展了．電子的波動性和粒子性的統(tǒng)一

電子衍射的實驗，無可爭辯地證明了電子這種實物微粒的運動確實具有波動性，這種波動性和宏觀的波有相似的地方，例如：都是實物或場的某種性質(zhì)在空間和時間方面周期性的擾動的表現(xiàn)。究竟怎樣把以連續(xù)分布于空間為特征的波動

性和以分立分布為特征的粒子性統(tǒng)一起來呢？波恩提出了較為合理的“統(tǒng)計解釋”。

玻恩概率波

光和微觀粒子的波粒二象性如何統(tǒng)一的問題是人類認(rèn)識史上最令人困惑的問題，至今不能說問題已經(jīng)完全解決（盧瑟福的α粒子散射實驗證明物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是核式的（這種模型被稱為核式結(jié)構(gòu)模型），原子如此，光子、電子、質(zhì)子、大到天體都有自己的核心，都有繞核心運動的物質(zhì)存在，每個核式結(jié)構(gòu)體在運動中由于核式結(jié)構(gòu)的特點，都做具有波動的直線運動，都有測不準(zhǔn)的因素（不確定性原理）存在，都有量子化的物理特征，各有能級的存在，各有特定的能量吸收才可以發(fā)生躍遷。張各高中物理教師提出的自己的觀點，歡迎指正）1926年M.玻恩提出概率波解釋，較好地解決了這個問題。按照概率波解釋，描述粒子波動性所用的波函數(shù)Ψ(x、y、z、t)是概率波，而不是什么具體的物質(zhì)波；波函數(shù)的絕對值的平方

|ψ|2=ψ*ψ表示時刻t在x、y、z處出現(xiàn)的粒子的概率密度，ψ*表示ψ 的共軛波函數(shù)。在電子通過雙孔的干涉實驗中，|ψ|2=|ψ1+ψ2|2=|ψ1|2+|ψ2|2+ψ1*ψ2+ψ1ψ2*，強度|ψ|2大的地方出現(xiàn)粒子的概率大，相應(yīng)的粒子數(shù)多，強度弱的地方，|ψ|2小，出現(xiàn)粒子的概率小，相應(yīng)的粒子數(shù)少，ψ1*ψ2+ψ1ψ2*正是反映干涉效應(yīng)的項，不管實驗是在粒子流強度大的條件下做的，還是粒子流很弱，讓粒子一個一個地射入，多次重復(fù)實驗，兩者所得的干涉條紋結(jié)果是相同的。

在粒子流很弱、粒子一個一個地射入多次重復(fù)實驗中顯示的干涉效應(yīng)表明，微觀粒子的波動性不是大量粒子聚集的性質(zhì)，單個粒子即具有波動性。于是，一方面粒子是不可分割的，另一方面在雙孔實驗中雙孔又是同時起作用的，因此，對于微觀粒子談?wù)撍倪\動軌道是沒有意義的。由于微觀粒子具有波粒二象性，微觀粒子所遵從的運動規(guī)律不同于宏觀物體的運動規(guī)律，描述微觀粒子運動規(guī)律的量子力學(xué)也就不同于描述宏觀物體運動規(guī)律的經(jīng)典力學(xué)。

目前，人們對于物質(zhì)波的本質(zhì)，即它究竟有粒子的何種性質(zhì)的擾動產(chǎn)生的，沒有象經(jīng)典的機械波或電磁波那樣了解得具體。有待于對微觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)作進一步深入研究的基礎(chǔ)上再來加深探索。不過，說電子等的運動有波性，決不能理解為一個電子象波那樣分布于一個一定大小的空間區(qū)域，或理解為電子在空間的振動。目前，只能把它理解為電子運動時，它在空間不同區(qū)域出現(xiàn)的幾率是由其波動性所控制的。此外，當(dāng)我們說到電子等實物微粒具有粒子性時，也要注意到在某種條件下，它的運動規(guī)律是無法用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來解釋的。例如，從經(jīng)典力學(xué)的“質(zhì)點”觀點看來，電子（即可以是大量的，也可近乎獨立發(fā)射的）在同樣條

件下，通過晶體應(yīng)該到達照相底片上的同一點，而不應(yīng)該有衍射現(xiàn)象。這就是說，在這些條件下電子是沒有確定的軌道的，并不遵循牛頓力學(xué)定律，只表現(xiàn)有一定的與波的強度成正比的幾率分布規(guī)律。這就是由“不確定關(guān)系”所精確地表達的。

目前還無實驗顯明單一粒子無波動性，即便某一理論證明波是大量粒子的統(tǒng)計分布，也無法否定單一粒子波動性，因為這在邏輯上是講不通的，也無法說明大量粒子的統(tǒng)計分布中波的真正來源。

對單一粒子，比如氫原子，其核外電子亦是沒有確定的軌道的，怎能說單一的電子沒有波動性呢？其實，正是電子自身的波動性決定了其幾率分布！

再有，如果說單一粒子無波動性，那么從質(zhì)能關(guān)系上看，作為表征運動的能量概念，粒子的能量E=MC2中的能量是什么呢？它反映了什么運動呢？其所確切對應(yīng)的Ｅ＝ｈν中ν的是什么含義呢？

還有，實驗表明，一個粒子自身也可以產(chǎn)生干涉，單個“電子實體”如何通

過雙縫？難道一個粒子同時可以通過兩個縫？幾率波是數(shù)學(xué)波，而電子波有真實的物理作用，數(shù)學(xué)波與物理實在的關(guān)系如何處理？

毫不奇怪，一個粒子同樣具有“波粒二相性”--物質(zhì)是運動的，沒有不運動的物質(zhì)，因此運動是物質(zhì)的根本屬性；而該屬性在微觀狀態(tài)上必定表現(xiàn)為波動性。一個粒子表現(xiàn)為一條穿越時空的河，同時進入兩個狹縫是必須的。不要把一個粒子想象為一個雞蛋，粒子是一個電磁場的存在形式，電磁震蕩是它的存在方式而這種粒子性是震蕩中的一個態(tài)，通過狹逢的是另一個態(tài)，那個態(tài)是電磁波能的態(tài)，是粒子的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為電磁波能的態(tài)，而波能態(tài)是可以同時繞過兩個狹縫的。光的波粒二象性

狀態(tài)。波函數(shù)具有疊加性，即，它們能夠像波一樣互相干涉和衍射。同時，波函數(shù)也被解釋為描述粒子出現(xiàn)在特定位置的幾率幅。這樣，粒子性和波動性就統(tǒng)一在同一個解釋中。

之所以在日常生活中觀察不到物體的波動性，是因為他們的質(zhì)量太大，導(dǎo)致特征波長比可觀察的限度要小很多，因此可能發(fā)生波動性質(zhì)的尺度在日常生活經(jīng)驗范圍之外。這也是為什么經(jīng)典力學(xué)能夠令人滿意地解釋“自然現(xiàn)象”。反之，對于基本粒子來說，它們的質(zhì)量和尺度決定了它們的行為主要是由量子力學(xué)所描述的，因而與我們所習(xí)慣的圖景相差甚遠(yuǎn)。德布羅意假設(shè)

愛因斯坦提出光的粒子性后，路易·維克多·德布羅意做了逆向思考，他在論文中寫到：19世紀(jì)以來，只注重了光的波動性的研究，而忽略了粒子性的研究，在實物粒子的研究方面，是否犯了相反的錯誤呢？1924年，他又注意到原子中電子的穩(wěn)定運動需要引入整數(shù)來描寫，與物理學(xué)中其他涉及整數(shù)的現(xiàn)象如干涉和振動簡正模式之間的類似性，由此構(gòu)造了德布羅意假設(shè)，提出正如光具有波粒二象性一樣，實物粒子也具有波粒二象性。他將這個波長λ和動量p聯(lián)系為：λ=h/p=h/mv

m：質(zhì)量 v：速度 h：普朗克常數(shù)

這是對愛因斯坦等式的一般化，因為光子的動量為p = E / c（c為真空中的光速），而λ = c / ν。

德布羅意的方程三年后通過兩個獨立的電子散射實驗被證實。在貝爾實驗室Clinton Joseph Davisson和Lester Halbert Germer以低速電子束射向鎳單晶獲得電子經(jīng)單晶衍射，測得電子的波長與德布羅意公式一致。在阿伯丁大學(xué)，G·P湯姆孫以高速電子穿過多晶金屬箔獲得類似X射線在多晶上產(chǎn)生的衍射花紋，確鑿證實了電子的波動性；以后又有其他實驗觀測到氦原子、氫分子以及中子的衍射現(xiàn)象，微觀粒子的波動性已被廣泛地證實。根據(jù)微觀粒子波動性發(fā)展起來的電子顯微鏡、電子衍射技術(shù)和中子衍射技術(shù)已成為探測物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)分析的有力手段。

德布羅意于1929年因為這個假設(shè)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。湯姆孫和戴維遜因為他們的實驗工作共享了1937年諾貝爾物理學(xué)獎。

第三篇：光的波粒二象性教案

光的波粒二象性 教案示例

一、教學(xué)目標(biāo)

1．知識目標(biāo)

（1）了解微粒說的基本觀點及對光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題．

（2）了解波動說的基本觀點及對光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題．

（3）了解事物的連續(xù)性與分立性是相對的，了解光既有波動性，又有粒子性．

（4）了解光是一種概率波．

2．能力目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生對問題的分析和解決能力，初步建立光與實物粒子的波粒二象性以及用概率描述粒子運動的觀念．

3．情感目標(biāo)

理解人類對光的本性的認(rèn)識和研究經(jīng)歷了一個十分漫長的過程，這一過程也是辯證發(fā)展的過程．根據(jù)事實建立學(xué)說，發(fā)展學(xué)說，或是決定學(xué)說的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實，再建立新的學(xué)說．人類就是這樣通過光的行為，經(jīng)過分析和研究，逐漸認(rèn)識光的本性的．

二、重點、難點分析

1、這一章的內(nèi)容，貫穿一條主線——人類對光的本性的認(rèn)識的發(fā)展過程．結(jié)合各節(jié)內(nèi)容，適當(dāng)穿插物理學(xué)史材料是必要的．這種做法不但可使課堂教學(xué)主動活潑，內(nèi)容豐富，還可以對學(xué)生進行唯物辯證思想教育．本節(jié)就課本內(nèi)容，十分簡單，學(xué)生學(xué)起來十分枯燥．課本所提到的內(nèi)容，都是結(jié)論性的，加入一些史料不僅可能而且必要．

2、本節(jié)中學(xué)生初步接觸量子化、二象性、概率波等概念，由于沒有直接的生活經(jīng)驗，所以在教學(xué)中要重點讓學(xué)生體會這些概念．

三、主要教學(xué)過程

光學(xué)現(xiàn)象是與人類的生產(chǎn)和日常生活密切相關(guān)的．人類在對光學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律的研究的同時，也開始了對光本性的探究．

到了17世紀(jì)，人類對光的本性的認(rèn)識逐漸形成了兩種學(xué)說．

（一）光的微粒說

一般，人們都認(rèn)為牛頓是微粒說的代表，牛頓于1675年曾提出：“光是一群難以想象的細(xì)微而迅速運動的大小不同的粒子”，這些粒子被發(fā)光體“一個接一個地發(fā)射出來”．用這樣的觀點，解釋光的直進性、影的形成等現(xiàn)象是十分方便的．

在解釋光的反射和折射現(xiàn)象時，同樣十分簡便．當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面時，要發(fā)生反射和折射．在解釋反射現(xiàn)象時，只要假設(shè)光的微粒在與介質(zhì)作用時，其相互作用，使微粒的速度的豎直分量方向變化，但大小不變；水平分量的大小和方向均不發(fā)生變化（因為在這一方向上沒有相互作用），就可以準(zhǔn)確地得出光在反射時，反射角等于入射角這一與實驗事實吻合的結(jié)論．

說到折射，笛卡兒曾用類似的假設(shè)，成功地得出了入射角正弦與折射角正弦之比為一常數(shù)的結(jié)論．但當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，發(fā)生的是近法線折射，即入射角大，折射角?。@時，必須假設(shè)光在光密介質(zhì)的傳播速度較光在光疏介質(zhì)中的傳播速度大才行．

一束光入射到兩種介質(zhì)界面時，既有反射，又有折射．何種情況發(fā)生反射，何種情況下又發(fā)生折射呢？微粒說在解釋這一點時遇到了很大的困難．為此，牛頓提出了著名的“猝發(fā)理論”．他提出：“每一條光線在通過任何折射面時，便處于某種為時短暫的過渡性結(jié)構(gòu)和狀態(tài)之中．在光線的前進過程中，這種狀態(tài)每隔相等的間隔（等時或等距）內(nèi)就復(fù)發(fā)一次，并使光線在它每一次復(fù)發(fā)時，容易透過下一個折射面，而在它（相繼）兩次復(fù)發(fā)之間容易被這個面所反射”，“我將把任何一條光線返回到傾向于反射（的狀態(tài)）稱它為‘容易反射的猝發(fā)’，而把它返回到傾向于透射（的狀態(tài)）稱它為‘容易透射的猝發(fā)’，并且把每一次返回和下一次返回之間所經(jīng)過的距離稱它為‘猝發(fā)的間隔’”．如果說“猝發(fā)理論”還能解釋反射和折射的話，那么，以微粒說解釋兩束光相遇后，為何仍能沿原方向傳播這一常見的現(xiàn)象，微粒說則完全無能為力了．

（二）光的波動說

關(guān)于光的本性，當(dāng)時還存在另一種觀點，即光的波動說．認(rèn)為光是某種振動，以波的形式向四周圍傳播．其代表人物是荷蘭物理學(xué)家惠更斯．他認(rèn)為，光是由發(fā)光體的微小粒子的振動在彌漫于一切地方的“以太”介質(zhì)中傳播過程，而不是像微粒說所設(shè)想的像子彈和箭那樣的運動．他指出：“假如注意到光線向各個方向以極高的速度傳播，以及光線從不同的地點甚至是完全相反的地方發(fā)出時，光射線在傳播中一條光線穿過另一條光線而相互毫不影響，就能完全明白這一點：當(dāng)我們看到發(fā)光的物體時，決不可能是由于從它所發(fā)生的物質(zhì)，像穿過空氣的子彈和箭一樣，通過物質(zhì)遷移所引起的”．他把光比作在水面上投入石塊時產(chǎn)生的同心圓狀波紋．發(fā)光體中的每一個微粒把振動，通過“以太”這種介質(zhì)向周圍傳播，發(fā)出一組組同心的球面波．波面上的每一點，又可以此點為中心，再向外傳播子波．當(dāng)然，這樣的觀點解釋同時發(fā)生反射和折射，比微粒說的“猝發(fā)理論”方便得多，以水波為例，水波在傳播時，反射與折射可以同時發(fā)生．一列水波在與另一列水波相遇時，可以毫無影響的相互通過．

惠更斯用波動說還解釋了光的反射和折射．但他在解釋光自光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)的近法線折射時，需假設(shè)光在光密介質(zhì)中的傳播速度較?。F(xiàn)代光速的測定表明，波動說在解釋折射時依據(jù)的假設(shè)是正確的：光在光密介質(zhì)中傳播時光速較?。?7世紀(jì)時，光速的測量尚在起步階段，誰是誰非，沒有定論．

當(dāng)然，光的波動說在解釋光的直進性和何以能在傳播時，會在不透明物體后留下清晰的影子等問題也遇到困難．

可見，光的微粒說和波動說在解釋光學(xué)現(xiàn)象時，都各有成功的一面，但都不能完滿地解釋當(dāng)時所了解的各種光學(xué)現(xiàn)象．

在其后的100多年中，主要由于牛頓的崇高地位及聲望，因而微粒說一直占主導(dǎo)地位，波動說發(fā)展很緩慢．人類對光本性的認(rèn)識，還期待新的現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)．直到19世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)了光的干涉現(xiàn)象，進一步研究了光的衍射現(xiàn)象．干涉和衍射是波動的重要特征，從而光的波動說得到迅速發(fā)展．人類對光的本性的認(rèn)識達到一個新的階段．

（三）牛頓理論中的波動性思想

作為一代物理學(xué)大師的牛頓，是提倡了微粒說，但他卻并不排斥波動說．他根據(jù)他所做過的大量實驗和縝密的思考，提出了不少卓越的、富有啟發(fā)性的思想．在關(guān)于顏色的見解上，他提出“不同種類的光線，是否引起不同大小的振動，并按其大小而激起不同的顏色感覺，正像空氣的振動按其大小而激起不同的聲音感覺一樣？而且是否特別是那些最易折射的光線激起最短的振動以造成深紫色的感覺，最不易折射的光線激起最長的振動，以造成深紅色的感覺，而介于兩者之間的各種光線激起各種中間大小的振動而造成中間顏色的感覺？”

他同時還提出：“扔一塊石頭到平靜的水面中，由此激起的水波將在石頭落水的地方持續(xù)一段時間，并從這里以同心圓的形式在水面上向遠(yuǎn)處傳播．空氣用力撞擊所激起的振動和顫動也將持續(xù)少許時間，并從撞擊處以同心球的形式傳播到遠(yuǎn)方，與此相似，當(dāng)光線射到任何透明體的表面并在那里折射或反射時，是不是因此就要在反射或折射介質(zhì)中入射點的地方，激起振動和顫動的波，而且這種振動總能在那里發(fā)生并從那里傳播出去．”

在解釋光現(xiàn)象中，牛頓還多次提出了周期性的概念．而具有周期性，也是波動的一個重要特征．提出波動說的惠更斯卻否認(rèn)振動或波動的周期性．因此，對牛頓來說，在他的微粒說理論中包含有波動說的合理因素．究竟誰是誰非，牛頓認(rèn)為“我只是對尚待發(fā)現(xiàn)的光和它對自然結(jié)構(gòu)的那些效果開始作了一些分析，對它作了幾點提示，而把這些提示留待那些好奇的人們進一步去用實驗和觀察來加以證明和改進．”牛頓的嚴(yán)謹(jǐn)，兼收并蓄的科學(xué)態(tài)度是值得我們學(xué)習(xí)的，恐怕這也是他成為物理學(xué)大師的原因之一．

（四）理解光的波粒二象性

1、動畫（參考媒體資料中的動畫“光的波粒二象性”）：當(dāng)我們用很弱的光做雙縫干涉實驗時，將感光膠片放在屏的位置上，會看到什么樣的照片呢？為什么會有這種現(xiàn)象？

分析圖片：

結(jié)論：

1、左側(cè)圖片清晰的顯示了光的粒子性．

2、光子落在某些條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大（對于波的干涉即為干涉加強區(qū)），說明光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動規(guī)律進行解釋．

得出：光波是一種概率波，概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性．

2、讓學(xué)生回憶在研究分子熱運動時做過的伽爾頓板實驗：

教師總結(jié)：伽爾頓板實驗中，單個小球下落的位置是不確定的,但是它落在中間狹槽的可能性要大一些，即小球落在中間的概率較大．

3、思考與討論：

（書中的思考）根據(jù)你的理解，說明概率的意義，舉出幾個日常生活中的或科學(xué)中的事例，說明哪些事件是個別出現(xiàn)時看不出什么規(guī)律，而大量出現(xiàn)時則顯示出一定的規(guī)律性．

教師總結(jié)：

生活中，涉及概率統(tǒng)計的事件很多，例如：在研究分子熱運動時，研究單個分子的運動是毫無意義的，需要研究的是大量分子整體表現(xiàn)出來的規(guī)律，這叫做統(tǒng)計規(guī)律．

4、讓我們換一個角度思考——仍然考慮雙縫干涉實驗

當(dāng)光源和感光膠片之間不可能同時有兩個和多個光子時，長時間曝光得到的照片仍然和光源很強、曝光時間較短時一樣，則光的波動性不是光子之間的相互作用引起的．

結(jié)論：波動性是光子本身的一種屬性

（五）方法總結(jié)

光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性，由于微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，而我們的經(jīng)驗僅局限于宏觀物體的運動．在生活中找不到一個既具有粒子性、又具有波動性的物理模型幫助我們研究光子的規(guī)律．

隨著人類認(rèn)識的范圍不斷擴大，不可能直接感知的事物出現(xiàn)在我們的眼前，需要我們建立新的模型，提出新的理論來進行研究，對于一種模型，只要能與實驗結(jié)果一致，它就能在一定范圍內(nèi)表示所研究對象的規(guī)律．

四、例題分析（參考備課資料中的典型例題）

五、教學(xué)說明

人類對自然的探索精神，是激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的動力．自本節(jié)起，其后的物理各章節(jié)中，包含了大量的物理學(xué)史內(nèi)容．充分利用這些寶貴資料，恰當(dāng)結(jié)合教材內(nèi)容，既能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又可以自然地對學(xué)生進行辯證唯物主義思想教育，以利于對學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)造性精神的培養(yǎng)．

典型例題

例1光的_________和___________現(xiàn)象說明光具有波動性，__________現(xiàn)象說明光具有粒子性．我們無法只用其中一種觀點說明光的一切行為，因而認(rèn)為光具有__________性．

答案：干涉，衍射，光電效應(yīng)，波粒二象

例2根據(jù)光與水波的類比，試解釋在淺海灘邊，不論海中波浪向什么方向傳播，當(dāng)?shù)竭_岸邊時為什么總是沿著大約垂直于岸的方向傳來？提示：波在淺水中傳播時，水越淺，波速越?。?/p>

分析：因為光從光疏介質(zhì)向光密介質(zhì)傳播時，光的傳播速度減小，折射角小于入射角，折射線向法線靠攏．如果光在折射率逐漸遞增的連續(xù)介質(zhì)中傳播，可以設(shè)想把連續(xù)介質(zhì)分成許多薄層，光從折射率較小的薄層逐漸進入折射率較大的薄層時，折射線會越來越向法線靠攏，最終趨向于接近法線的方向．

從深處向海灘邊傳播的水波，波速也逐漸減小，根據(jù)與光的類比，仿佛進入折射率逐漸增大的介質(zhì)，所以它的傳播方向跟垂直海岸的方向線之間的夾角也逐漸減小，最終必將沿著大約垂直海岸的方向傳來，并且，這個結(jié)果與海浪向什么方向傳播無關(guān)．

水波與光波的類比可用圖表示．

討論：惠更斯通過光波與水波等類比提出光的波動說時，由于當(dāng)時還無法深刻認(rèn)識到光的本性，從類比得一個錯誤的結(jié)論，認(rèn)為光跟聲波一樣是縱波．這樣，也就無法用波動說解釋橫波所特有的偏振等光現(xiàn)象．因此，在當(dāng)年關(guān)于光的本性的論戰(zhàn)中顯得被動，再加上牛頓在科學(xué)界的崇高威望，很長一段時期中微粒說處于主導(dǎo)地位．

例3光既具有波動性，又具有粒子性。大量光子表現(xiàn)出的_________強，少量光子表現(xiàn)出的________強；頻率高的光子表現(xiàn)出的_________強，頻率低的光子表現(xiàn)出的_________強．

答案：波動性，粒子性，粒子性，波動性

第四篇：06波粒二象性讀書提綱答案

《波粒二象性》讀書提綱答案

1、一般材料的物體輻射電磁波與哪些因數(shù)有關(guān)？黑體呢？

2、畫出黑體輻射輻射強度隨著溫度變化關(guān)系圖，并用語言說說隨著溫度升高輻射的兩條特點。

3、簡述普朗克的量子論。

4、波特有的現(xiàn)象有哪些？

5、誰最先發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)現(xiàn)象？誰研究了光電效應(yīng)現(xiàn)象？

6、光電效應(yīng)的四條實驗規(guī)律是什么？

7、愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋是什么？

8、什么叫康普頓效應(yīng)？康普頓效應(yīng)能說明什么問題？實驗的現(xiàn)象是散射光的波長會發(fā)生怎樣的變化？如何解釋？

9、哪些現(xiàn)象能說明光具有粒子性？

10、以光的雙縫干涉為例說說光是概率波的原因？

11、誰最先提出一切實物粒子都具有波粒二象性？物質(zhì)波的波長如何計算？什么實驗?zāi)苷f明實物粒子具有波動性。

12、列舉湯姆孫父子的貢獻。

13、光學(xué)顯微鏡分辨率的受到什么限制而無法提高？

14、現(xiàn)在較為先進的顯微鏡是什么顯微鏡？如何提高分辨率的？

15、寫出愛因斯坦光電方程，并說說各個物理量的含義，并畫出圖像。

16、按照頻率減小的順序?qū)懗鲭姶挪ㄗV。并寫出各個波段產(chǎn)生機理，和主要特點及應(yīng)用。

17、列舉密立根的貢獻。

18、在什么情況下光表現(xiàn)出很強的粒子性，在什么情況下光表現(xiàn)出很強的波動性？

19、在微觀物理學(xué)中可否用軌跡來描述粒子的運動？為什么？

20、聯(lián)系宏觀和微觀的橋梁是什么？聯(lián)系波動性和粒子性的橋梁是？

《波粒二象性》讀書提綱答案

1、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情況有關(guān)。

黑體輻射只與溫度有關(guān)。

2、見3-5課本P28，隨著溫度的升高，各種波長的輻射都增強，峰值向波長較短的方向移動。

3、普朗克認(rèn)為電磁波的發(fā)射和接收時是一份一份不連續(xù)的能量子：E=hν其中E為能量子

h為普朗克常量ν為電磁波的頻率。

4、波特有的現(xiàn)象有：干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等。

5、赫茲在研究電磁波的發(fā)射與接收時最早發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)現(xiàn)象。P.勒納德 J.J.湯姆孫研究了

光電效應(yīng)規(guī)律。

－

6、光電效應(yīng)的四條規(guī)律是（1）存在極限頻率（2）瞬時性，時間小于109s（3）存在反向

遏止電壓且只與入射光的頻率有關(guān)（4）存在飽和電流

7、（1）選擇性吸收：只吸收頻率符合條件的光子，所以存在極限頻率（無法通過積累來

實現(xiàn)）（2）一對一，即一個電子只吸收一個光子形成光電子，所以具有瞬時性（無法通過積累來實現(xiàn)）；也是具有飽和電流的根本原因，受到入射光子數(shù)目的限制（3）愛因斯坦光電方程EK=hν－W0且Ue=EK（W0為該金屬的逸出功；U為反向遏止電壓；EK最大初動能）所以Ue= hν－W0所以反向遏止電壓唯一地取決于入射光的頻率而與該頻率入射光的強弱無關(guān)。（圖見3-5課本P31的17.2-3）

8、散射光的波長變長的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)說明光子具有能量也具有動量。

9、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都能說明光子具有粒子性。

10、圖見3-5課本P41圖17.4-2，少數(shù)光子的運動表現(xiàn)出粒子性隨機性；大量光子的運動表

現(xiàn)為波動性，明條紋處說明光子到達的幾率多一些，暗條紋處說明光子到達的幾率低一些。所以說光是概率波。

11、德布羅意最先提出物質(zhì)波的概念，從而說明實物粒子和光子一樣具有波粒二象性。λ=h/p.電子的衍射實驗說明實物粒子具有波動性。

12、J.J.湯姆孫（父）研究光的效應(yīng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)電子為原子的組成部分，打破了原子不可再分的神話；G.P.湯姆孫（子）電子束的衍射實驗，證明運動的實物粒子具有波動性。

13、衍射現(xiàn)象。

14、電子顯微鏡，減小波長從而減小入射光的衍射現(xiàn)象。

15、愛因斯坦光電方程EK=hν－W0（W0為該金屬的逸出功EK最大

初動能；ν入射光的頻率）圖像為傾斜直線，斜率為普朗克常量，－W橫軸截距為極限頻率，縱軸截距為逸出功的相反數(shù)。

16、γ射線（原子核能級躍遷產(chǎn)生的，示蹤原子，光刀）、X射線（原子內(nèi)層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的，拍片、透視）、紫外線（原子外層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的，具有顯著的熒光效應(yīng)、殺滅細(xì)菌）、可見光（原子外層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的）、紅外線（原子外層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的，具有顯著的熱效應(yīng)）、電磁波（振蕩電路產(chǎn)生的）。

17、油滴實驗，較為精確的測定了電子的帶電量，說明帶體的帶電量總是元電荷的整數(shù)倍，說明電量也是量子化的。較為精確的測定普朗克常量，驗證了光電方程的正確性。

18、碰撞時（如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)）、少量光子、頻率較高的光子表現(xiàn)為粒子性；傳播時、大量光子、頻率較低的光子表現(xiàn)為波動性。

19、不能，不確定關(guān)系（見3-5課本P43）

20、聯(lián)系宏觀和微觀的橋梁是阿伏伽德羅常數(shù)；聯(lián)系波動性和粒子性的橋梁是普朗克常量。

第五篇：高三物理教案——《光的波粒二象性》

交流教案

會員交流資料

光的波粒二象性

教學(xué)目標(biāo)

1．知識目標(biāo)

1)了解事物的連續(xù)性與分立性是相對的.2)了解光既具有波動性,又具有粒子性.3)也解光是一種概率波.2．能力目標(biāo)。

結(jié)合數(shù)學(xué)知識理解物理原理的綜合遷移能力.3.德育目標(biāo)

結(jié)合物理學(xué)史使學(xué)生了解到科學(xué)理論的建立過程,滲透科學(xué)研究方法的教育.重點難點分析：

光的一種概率波是重點；理解光子的波動規(guī)律是難點。教學(xué)設(shè)計思路：

引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識概率的概念.光波和機械波在本質(zhì)上完全不同.決定光子在空間不同位置出現(xiàn)概率的規(guī)律表現(xiàn)為波的規(guī)律,我們在這種意義上說光是一種波.在課本圖22—3的實驗中，光子在和感光膠片作用時的表現(xiàn)和通常的粒子一樣，在通過狹縫時卻和我們印象中的波一樣，這點是很不容易接受的．但是，要說明，實驗是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，人的直接經(jīng)驗十分有限，在這種情況下我們就要設(shè)想一種模型，盡管以日常經(jīng)驗來衡量，這個模型的行為十分古怪，但是只要能與實驗結(jié)果一致，它就能夠在一定范圍內(nèi)正確代表所研究的對象．

本節(jié)的閱讀材料《康普頓效應(yīng)》和上節(jié)的閱讀材料《熱輻射和普朗克的量子說》對于理解量子化、波粒二象性等概念都有幫助，指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀． 教學(xué)媒體: 課件 教學(xué)過程：

（一）引入新課

光的本質(zhì)是什么?有誰能夠講一講你在這方面所了解到的內(nèi)容?

確實，對光的本質(zhì)的認(rèn)識，在物理學(xué)發(fā)展史上有著曲折的過程，而且有過激烈的爭論．爭論的焦點為——光到底是粒子還是波．而且都試圖把光的本性歸結(jié)到自己的觀點之中，但事實未能使人們?nèi)缭福?/p>

光的干涉、衍射雄辯地說明光是一種波，光電效應(yīng)等現(xiàn)象又無可非議地說明光是粒子(當(dāng)然這里的波已不再是惠更斯提出的在“以太”中傳播的彈性脈動波，而這里的粒子也不再是牛頓微粒說中的彈性粒子，而是光子)，最終人們不得不承認(rèn)，光既有波動性又有粒子性，即光具有波粒二象性這樣一個事實．

（二）新課活動

一、光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性．

為了更好地說明光具有波粒二象性，讓我們循著前人的足跡來回顧一下有關(guān)

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會員交流資料的實驗．

介紹實驗：用微弱的光照射雙縫，并使光通過雙縫到達光屏(感光膠片)，在照射時間不。太長的情況下，膠片上的點跡是隨機、散落而且是毫無規(guī)律的．這個事實說明了光是“一份一份”的粒子．

1、光是粒子(光子)．

對于隨機散落的光子，隨著照射時間的延長，膠片上的痕跡表現(xiàn)出光在某個區(qū)域落腳的可能性較大，而在另一些區(qū)域分布較少的規(guī)律性分布。該分布的情況恰好與用強光照射(此時可認(rèn)為光是連續(xù)的)形成干涉條紋的情況相吻合，這種規(guī)律性與波動的規(guī)律一致．所以我們說光是一種波．

2、光是一種波．

單個光子的隨機性與大量光子的規(guī)律性也體現(xiàn)了對事物認(rèn)識的一個重要觀點，這就是：

3、分立性與連續(xù)性是相對的．

光子的行為服從統(tǒng)計規(guī)律．干涉加強處表示光子到達的數(shù)目多，從統(tǒng)計的觀點來看就是光子在該處出現(xiàn)的概率大，干涉減弱處表示光子到達的數(shù)目少，也就是光子在該處出現(xiàn)的概率?。@種概率的大小服從波動規(guī)律，因此我們把光波叫做概率波．光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大?。ǜ怕剩┛梢杂貌▌右?guī)律來描述。

引導(dǎo)學(xué)生談對概率的理解。

4、光是一種概率波。

從經(jīng)典物理學(xué)的角度上講，波動應(yīng)該是質(zhì)點間相互作用的結(jié)果．在這里，光子具有波動性就應(yīng)該是光子與光子作用的結(jié)果．但人們發(fā)現(xiàn)在上述雙縫實驗中，假使光很弱，弱到光子一個一個地射向膠片(這時排除了光子間有相互作用)，在照射時間足夠長時，底片上最終還是形成了干涉圖樣，這說明波動性不是由于光子間相互作用引起的，而是單個光子的固有屬性． 更有趣的是，盡管讓光子一個一個地通過狹縫，如果擋住一個縫，干涉條紋不再出現(xiàn)，好像一個獨立運動的光子能“知道”另一個狹縫的存在似的．這一點似乎讓人不可思議，其實這也說明波動性恰是光子的固有特性。

二、建立模型是科學(xué)研究的需要.模型的正確與否要看其能否正確反映研究對象的客觀規(guī)律．

閱讀教材第49頁最后兩段．

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這部分內(nèi)容告訴我們，對微觀領(lǐng)域不能抱著宏觀的、固有的模式去理解，而應(yīng)建立一個全新的模型．只要該模型能正確地代表研究對象，很好地解釋其現(xiàn)象和規(guī)律，則可承認(rèn)其正確性．光的波粒二象性正是這樣一個“古怪”而被事實證明是正確的模型．

（三）小結(jié)

i.微粒性與波動性的相互聯(lián)系與滲透。ii.波動性與微粒性互相轉(zhuǎn)化。iii.用概率的思想理解光波。

（四）鞏固練習(xí)

1、對于光的波粒二象性的說法中，正確的是()

A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子

B．光子與電子是同樣一種粒子，光波與機械波同樣是一種波

巳光的波動性是由于光子間的相互作用而形成的

D．光是一種波，同時也是一種粒子．光子說并未否定電磁說，在光子能量E=hν中，頻率，ν仍表示的是波的特性

2、用功率Po=1W的光源，照射寓光源r=1m處的某塊金屬薄片．已知光源發(fā)出的波長λ=600nm的單色光，試計算：

(1)每單位時間內(nèi)打到金屬板／m2面積上的光子數(shù)．

(2)若取該金屬原子半徑r1=0.5×10-10m，則金屬表面上每個原子平均需要用多少時間才能接收到一個光子?

（五）布置作業(yè)

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