光是波還是粒子

1、關(guān)于光是波還是粒子第1頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四有記者曾問英國物理學(xué)家、諾貝爾獲獎?wù)卟祭窠淌冢汗馐遣ㄟ€是粒子？布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一個波，星期二、四、六它是一個粒子，星期天物理學(xué)家休息?！比绻闶遣祭窠淌?，將如何機智地回答？那么光的本性到底是什么？光的本性第2頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四 干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征，如果光真的是一種波，就必然會觀察到光的干涉現(xiàn)象.1801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊(1773-1829)在實驗室里成功地觀察到了光的干涉.兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)

2、域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強弱分布的現(xiàn)象。 第3頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四 光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時，光將偏離直線傳播的途徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，叫光的衍射(Diffraction of light)。 光的衍射和光的干涉一樣證明了光具有波動性。 第4頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射增透膜薄膜干涉鏡面檢測光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光確實是一種波第5頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四光電效應(yīng)的基本規(guī)律2.愛因斯坦的光電方程1.極限頻率，入射光的頻率 EK=hv-w3.光電子的瞬時性4.

3、光電流的強度第6頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四愛因斯坦康普頓光電效應(yīng)以及康普頓效應(yīng)等無可辯駁的證實了光是一種粒子第7頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性第8頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四頻率低波長長的光波動性較明顯頻率高波長短的光粒子性較明顯光具有波粒二象性第9頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四當(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？第10頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四

4、短長曝光時間結(jié)論1、這張照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（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)律進行解釋第11頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四光波是一種概率波，概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性伽爾頓板實驗表明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第12頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四思考與討論 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 生活中，涉

5、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)律例如：物體的溫度第13頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四猜測光既是一種波，又是一種粒子，因此有的科學(xué)家猜測，在一束光中，光子之間的相互作用使光表現(xiàn)出了波的性質(zhì)，現(xiàn)在請大家猜測一下是否是這一原因？如何設(shè)計一個實驗證明你的觀點？第14頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四讓我們換一個角度思考仍然考慮雙縫干涉實驗減弱光源分析第15頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四當(dāng)光源和感光膠片之間不可能同時有兩個和多個光

6、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波動性是光子本身的一種屬性第16頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四光既表現(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)律第17頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四氣體分子熱運動時電流光的波動性光的粒子性我們在思考物理概念或物理規(guī)律時，往往建立新的模型第18頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四隨著人類認識的范

7、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)律第19頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四光的波粒二象性 惠更斯波動說牛頓的微粒說麥克斯韋光的電磁說愛恩斯坦光子說光本性認識 第20頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四1光子既不是經(jīng)典的波（惠更斯波），也不是經(jīng)典的粒子（牛頓彈性球）。光是客觀世界物質(zhì)形式之一。2光的波粒二象性最好地反映了自然科學(xué)中的矛盾統(tǒng)一性，對立依存的唯物辯證思想和奇異和諧美。由此使人類對微觀世界的認識大步向前。第21

8、頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四（）、光波有一定的頻率和波長，光子有一定的能量和動量，是個矛盾對立的統(tǒng)一體，彼此含有對方的成份，共存于光的統(tǒng)一體中。，。光的波粒二象性第22頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四A在傳播過程中波動性顯著，光在與物質(zhì)作用時粒子性表現(xiàn)顯著。B大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果則顯示出粒子性。C頻率越低的光，波動性越A顯著，頻率越高的光，粒子性越顯著。（）只有一個差異：在一定條件下波動性顯著，在另一條件下粒子性顯著，即我們觀察到這對矛盾的主要方面。第23頁，共25頁，2022年，5月20日，9點36分，星期四課堂小結(jié)光的波粒二象性雙縫干涉實驗曝光量很少膠片上是一些不規(guī)則的分布的點子粒子性曝光很大膠片上出現(xiàn)明暗相間的條紋波動性光波是概率波明條紋是光子到達概率大出，暗條紋是光子到達概率小處，是符合波動規(guī)律康普頓效應(yīng)光電效應(yīng)光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有粒子性說明具有波動性光具有波粒二象性光的波粒二象性 少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量