2017-2018学年高中物理第2章波和粒子23光是波还是粒子学案沪科版选修3-5

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1、2.3光是波还是粒子［学习目标］1•知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.2.知道光是一种概率波，知道概率波的统计意义.3.会用光的波粒二象性分析有关问题.新妙探究点点落实知识探究一、光的波粒二象性［导学探究］人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如:光的单缝衍射实验（图A）光的双孔干涉实验（图B）光电效应实验（图C）光的薄膜干涉实验（图D）康普顿效应实验等等.（1）在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？（2）光的波动性和光的粒子性是否矛盾？孔屏双孔屏像屏BD答案（1）单缝衍射、双孔干涉、薄膜干涉体现了光的波动性.光

2、电效应和康普顿效应体现了光的粒子性.（2）不才盾.大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射.当光与物质发生作用时,显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应.光具有波粒二象性.［知识梳理］学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦X实验依据光的直线传播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波的速度光电效应、康普顿效应光既有波动现象，又有粒子特征内容要片八、、光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电磁波光是由一份一份光子组成的光是一种概率波，既有波动性，又有粒子性2.光的波粒二象性大就光子产生的效

3、果就示出遽动恨如干涉、鯉、偏本性、光既貝仃波动性乂具有祚性即光具極粒二彖性.•(1)个别光了•产生的效來显示出運建.如光电效应、康普丿(2)光子的能量和动量①能量：E=hv_.②动量：P=*.(3)意义：能量F和动量p是描述物质的虹性的重要物理量；波长久和频率r是描述物质的波动性的典型物理量.因此E=hv和p=4®示了光的粒子性和波动性之间的密切关系.［即学即用］判断下列说法的正误.(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.(V)(2)光子数量越大，其粒子性越明显.(X)(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.(V)(4)光在传播过程中

4、，有的光是波，有的光是粒子.(X)二、再探光的双缝干涉实验［导学探究］用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图1甲、乙、丙所示的图像.甲乙丙图1(1)图像甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？(2)图像乙是曝光吋间稍长情况，当光子数较多吋落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？(3)图像丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？答案(1)当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性.(2)落在某些条形区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定.(3)

5、光的波动性.少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波.［知识梳理］光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间的相互作用引起的,而是光子自身固有的性质,光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以，光波是一种概率波.［即学即用］判断下列说法的正误.(1)光子通过狭缝后运动的轨迹是确定的.(X)(2)干涉条纹屮，暗条纹是光子不能达到的地方.(X)(3)单个光子的运动具有偶然性，但光波强的地方是光子到达几率大的地方.(V)题型探究童点旳点个个击晞一、光的波粒二象性的理解1.大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性.2

6、.光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量.和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波.3.频率低、波长长的光，波动性特征显著，而频率高、波长短的光，粒子性特征显著.4.光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此£=力#揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.【例1】（多选）对光的认识，以下说法中正确的是（）A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B.高频光是粒子，低频光是波C.光表现出波动性时，就不具有粒子

7、性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D.光的波粒二彖性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现得明显答案AD解析个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的木质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项为A、D.针对训练关于光的波粒二象性，下列理解正确的是（）A.光子静止时有粒子性，光子传播时有波动性B.光是一种宏观粒子，但它按波的方式

8、传播C.光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可以用波动规律来描述D.大量光子出现的时候表现为