高二物理光的波粒二象性

1、第二章波粒二象性 第四節(jié) 光的波粒二象性 學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解事物的連續(xù)性與分立性是相對(duì)的；2、了解光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性；3、了解光是一種概率波.學(xué)習(xí)重點(diǎn)光的一種概率波學(xué)習(xí)難點(diǎn)光子的波動(dòng)規(guī)律自主學(xué)習(xí)一、光的波粒二象性1、光的本性 光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有 性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)表明光具有 性，即光具有 性。2、光子的能量和動(dòng)量關(guān)系式 （1）關(guān)系式：= 和p= （2）意義：能量和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的 性的重要物理量；波長(zhǎng)和頻率是描述物質(zhì)的 性的典型物理量。因此=h和p=h/揭示了光的 性和 性之間的密切關(guān)系。二、概率波1、光波是一種概率波光的波動(dòng)性不是光子之間相互作用的結(jié)果而是

2、光子 的性質(zhì)。光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò) 確定，所以，光波是一種概率波。2、對(duì)光的干涉現(xiàn)象的解釋光的干涉條紋是光子在感光片上各點(diǎn)的概率分布的反映，概率大的地方落下的光子 ，形成 ，概率小的地方落下的光子 ，形成 ?！局仉y點(diǎn)闡釋】一、光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性實(shí)驗(yàn)：用微弱的光照射雙縫，并使光通過(guò)雙縫到達(dá)光屏(感光膠片)，在照射時(shí)間不太長(zhǎng)的情況下，膠片上的點(diǎn)跡是隨機(jī)、散落而且是毫無(wú)規(guī)律的這個(gè)事實(shí)說(shuō)明了光是“一份一份”的粒子1、光是粒子(光子)對(duì)于隨機(jī)散落的光子，隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)，膠片上的痕跡表現(xiàn)出光在某個(gè)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

3、恰好與用強(qiáng)光照射(此時(shí)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(dòng)的規(guī)律一致所以我們說(shuō)光是一種波2、光是一種波單個(gè)光子的隨機(jī)性與大量光子的規(guī)律性也體現(xiàn)了對(duì)事物認(rèn)識(shí)的一個(gè)重要觀點(diǎn)，這就是：3、分立性與連續(xù)性是相對(duì)的光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律干涉加強(qiáng)處表示光子到達(dá)的數(shù)目多，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)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(dá)的數(shù)目少，也就是光子在該處出現(xiàn)的概率小這種概率的大小服從波動(dòng)規(guī)律，因此我們把光波叫做概率波光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小（概率）可以用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述。4、光是一種概率波。從經(jīng)典物理學(xué)的角度上講，波動(dòng)應(yīng)該是質(zhì)點(diǎn)間相互作用的結(jié)果在這里，光子具有波動(dòng)性就應(yīng)該

4、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(shí)驗(yàn)中，假使光很弱，弱到光子一個(gè)一個(gè)地射向膠片(這時(shí)排除了光子間有相互作用)，在照射時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，底片上最終還是形成了干涉圖樣，這說(shuō)明波動(dòng)性不是由于光子間相互作用引起的，而是單個(gè)光子的固有屬性更有趣的是，盡管讓光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，如果擋住一個(gè)縫，干涉條紋不再出現(xiàn)，好像一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的光子能“知道”另一個(gè)狹縫的存在似的這一點(diǎn)似乎讓人不可思議，其實(shí)這也說(shuō)明波動(dòng)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(duì)象的客觀規(guī)律對(duì)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(gè)全新的模型只要該模型能正確地代表研究對(duì)象

5、，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(gè)“古怪”而被事實(shí)證明是正確的模型典型例題分析一、 對(duì)光的波粒二象性的理解例題1：下列對(duì)于光的波粒二象性的說(shuō)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(jī)械波同樣是一種波C光的波動(dòng)性是由于光子間的相互作用而形成的D大量光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性E光是一種波，同時(shí)也是一種粒子光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)，在光子能量E=hv中，頻率v仍表示的是波的特性跟蹤訓(xùn)練1有關(guān)光的本性的說(shuō)法正確的是（ ）A. 關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說(shuō)”，惠更斯提出“波動(dòng)說(shuō)”，愛因斯坦提出“光子說(shuō)”，它們都圓滿地說(shuō)

6、明了光的本性B. 光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子C. 光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性D. 在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果光通過(guò)雙縫則顯出波動(dòng)性，如果光只通過(guò)一個(gè)縫則顯出粒子性2下列現(xiàn)象說(shuō)明光具有波粒二象性的是（     ） A光的偏振和干涉           B光的衍射和干涉 C光的干涉和光電效應(yīng)       &

7、#160;  D光的衍射和康普頓效應(yīng)二、 弱光實(shí)驗(yàn)理解概率波例題2：在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，那么該光子（ ）A一定落在中央亮紋處 B可能落在其他亮紋處 C不可能落在暗紋處 D落在中央亮紋處的可能性最大 跟蹤訓(xùn)練1用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),P處為亮條紋,Q處為暗條紋，不改變單色光的頻率，而調(diào)整光源使其極微弱，并把單縫調(diào)至只能使光子一個(gè)一個(gè)地過(guò)去，那么過(guò)去的某一光子（ ）A一定到達(dá)P處 B一定到達(dá)Q處C可能達(dá)到Q處 D都不正確思考題：在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，某個(gè)光子打在光屏上的落點(diǎn)能預(yù)測(cè)嗎？大量的光子打在光屏上的落點(diǎn)是否

8、有規(guī)律？請(qǐng)有概率波的觀點(diǎn)解釋雙縫干涉圖樣的形成。 課堂小結(jié)1.微粒性與波動(dòng)性的相互聯(lián)系與滲透。2.波動(dòng)性與微粒性互相轉(zhuǎn)化。3.用概率的思想理解光波。課后練習(xí)1. 有下列陳述：在相同的條件下，用紫光照射雙縫產(chǎn)生的干涉條紋間距比紅光時(shí)大；衍射現(xiàn)象的研究表明“光沿直線傳播”只是一種近似規(guī)律；產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率，只與金屬的逸出功有關(guān)；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，入射光波的振幅越大，所產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能就越大。其中正確的是：（ ）A.只有(1)和(2) B.只有(3)和(4) C.只有(1)和(4) D.只有(2)和(3) 2、在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（ ）A使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)單縫，

9、如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣B單個(gè)光子通過(guò)單縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣C光子通過(guò)單縫的運(yùn)動(dòng)路線像水波一樣起伏D單個(gè)光子通過(guò)單縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過(guò)單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性3下面幾種說(shuō)法，哪一種是正確的？（ ）A.光予就像宏觀現(xiàn)象中的微粒 B.光子說(shuō)否定了光的電磁說(shuō)C.光電效應(yīng)證明光具有波動(dòng)性 D.雙縫干涉現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性4在觀察光的衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)緊靠眼睛的卡尺測(cè)腳形成的狹縫，觀看遠(yuǎn)處的日光燈管或線狀白熾燈絲(燈管或燈絲都要平行于狹縫)，可以看到：（ ）A.黑白相間的直條紋 B.黑白相間的弧形條紋C.彩色的直條紋 D.彩色的弧形條紋5在日光燈照射下，從緊捏的兩塊玻璃板的表面，我們可以觀察到彩色條紋，也可以通過(guò)并在一起的鉛筆的狹縫觀察日光燈，看到彩色條紋，這兩種現(xiàn)象（ ）A.均是光的干涉現(xiàn)象 B.均是光的衍射現(xiàn)象C.前者是干涉現(xiàn)象，后