高三物理光的波粒二象性

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1、§21-2光的波粒二象性【教学目的】1.了解事物的连续性与分立性是相对的；2.了解光既具有波动性，又具有粒子性；3.了解光是一种概率波。【教学重点】1.光具有波粒二象性；2.光是一种概率波。【教学难点】1.概率概念；2.光波是概率波。【教学过程】○、复习&引入一、引言：干涉和衍射现象说明了光具有波动性。而光电效应现象又无可辩驳地证明了光具有粒子性，这使人们感到困惑，光的面目究竟是什么样的？我们好象很难在脑子里描绘出光既是粒子又是波的图景。所以这一节课我们将继续学习关于光是什么的课题光的波粒二象性。二、布置

2、学生阅读课本，同时思考课本中的“思考与讨论”及练习二的（1）、（2）、（3）三、课堂讨论：（一）、光的波粒二象性1.光的波动性和粒子性的实验基础。2.分立与连续是相对的老师问：谁能仿照课本的例子举例说明分立性与连续性是相对的？例子：a.在地上撒一把米，这些米看起来是分立的，如果直接倒几筐米组成米堆时，测一堆米的体积可以认为它是连续的。b.下雨天，一开始是雨点，是分立的，下大了以后，就变成连续的了。c.课本中的实验，当曝光量很少时，在胶片上是一个一个的点，这时光看起来是分立的；曝光量多的时候就变成亮带了，这

3、时又是连续的。引导学生回答出：当通过狭缝的光很少时，这时它们就像撒在地上的一把米，表现出粒子性；当曝光量很大时表现出连续性。说明：当曝光量很大时出现的干涉亮条纹的地方和利用机械波的干涉公式计算的结果刚好又是相符的，正是某种波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。故说明光是一种波，具有波动性。教师归纳：少量光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。3.概率概念教师：我们现在来讨论概率的意义，概率表征某一事物出现的可能性。让我们来看看课本的思考题，你们能否举例说明有些事件个别出现时看不出什么规律，而大

4、量出现时则显示出一定的规律性？例子：在热学中研究分子热运动的速率。温度升高时，不一定每一个分子运动的速率都增大，每个分子速率的变化没规律，但多数分子的速率在某一个值附近。随着温度的升高这一值会向速率大的方向移动。也就是说，个别分子的运动是完全无规律的，但对大量分子所做的统计分析却表现出一种规律概率规律。教师引导回到课本上来：当曝光量很大时，实验就得到了丁图，那些亮条纹就是光子到达概率多的地方。4.光波是一种概率波教师：让我们首先来想这个问题，光波和机械波有什么不同？学生：机械波在介质中传播，光波可以在真空

5、中传播，不需要介质。教师：比如绳波在绳中传播，是靠一部分对另一部分的作用来使振动传播开去的。但是，我们能不能这样设想，相邻的光子之间也有一种相互作用从而形成光波呢？学生：课本已有实验证明了不是这个原因。当每次只让一个光子通过狭缝时，仍然会出现相同的实验结果。5.波动性不是光子之间的相互作用的结果；波动性是光子的一种固有属性。教师总结性指出：光波确实和机械波不同，但非常奇妙的是，在光的干涉中那些出现明条纹的地方和利用机械波的干涉公式计算的结果刚好又是相符的，即光子在空间各点出现的可能性的大小，可以用波的规律

6、来描述。从这个意义上说，我们说光是一种波。但光的干涉图景实际上并非是水波那样波峰与波峰叠加、波峰与波谷叠加的图景，明条纹只是光子到达概率大的地方。尽管这些让人觉得不可思议，但这是实验事实，我们必须接受。归纳：光具有波动性也具有粒子性，但它既不是宏观概念中的波，也不是宏观概念中的粒子。（二）、小结光的波动性不同于宏观的波。光是概率波，波动性是光子的固有属性；宏观的波是介质质点间的相互作用产生的；1.光的粒子性不同于。光子的运动轨迹是不确定的，这与宏观的粒子显然不同。2.在光子数目少、照射时间短、波长小、频率

7、大时，光的粒子性显著；在光子数目多、照射时间长、波长大、频率小时，光的波动性显著。四、课堂巩固练习分别让学生简述练习二的（1）（2）（3）题五、作业：预习下一节“能级”。