光的波粒二象性

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1、光的波粒二象性光到底是什么？……………17世纪明确形成了两大对立学说牛顿惠更斯微粒说波动说由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪初证明了波动说的正确性这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性光的微粒说：光是沿直线高速传播的粒子流。牛顿支持微粒说。人们都认为牛顿是微粒说的代表。牛顿于1675年曾提出：“光是一群难以想象的细微而迅速运动的大小不同的粒子”，这些粒子被发光体“一个接一个地发射出来”。易解释：光的直进性、影的形成、光

2、的反射和折射等现象。难解释：（1）一束光入射到两种介质界面时，既有反射，又有折射。何种情况发生反射，何种情况下又发生折射呢?微粒说在解释这一点时遇到了很大的困难。（2）两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一常见的现象，微粒说则完全无能为力了。光的波动说：某种振动，以波的形式向四周围传播。代表人物：是荷兰的物理学家惠更斯。易解释：（1）光的反射、折射、光的反射和折射可以同时发生。（2）两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一常见的现象。难解释：光的直进性和影的形成。干涉现象：英国医生兼物理学家托马斯·杨于1801年进行了著

3、名的杨氏干涉实验。衍射现象：法国工程师菲涅耳于1818年演示了小孔衍射。干涉和衍射是波动的重要特征，从而光的波动说得到迅速发展。人类对光的本性的认识达到一个新的阶段。电磁说的提出：随着物理学各方面的发展，麦克斯韦提出了电磁波的理论，进而了光是电磁波的结论，惠更斯的波动说发展到了麦克斯韦的电磁说。光的电磁说1、麦克斯韦根据电磁理论，发现电磁波的波速与光速相同，提出了光是一种电磁波的假说．赫兹通过实验证实了光的电磁本质，光的电磁说把光学和电学统一起来了．2、光的颜色是由电磁波的频率决定的．不同频率的色光在真空中波速相同，在

4、介质中波速不同．同一色光在不同介质中，频率（颜色）不变，波长和波速都要改变．在同一介质中，频率越高，波速起小．3、电磁波与机械波的比较:共同点：都能产生干涉和衍射现象；它们波动的频率都取决于波源的频率；在不同介质中传播，频率都不变．不同点：机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的性质有关，与波的频率无关．而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中传播，也可以在介质中传播．电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108m／s，在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有关，还与频率有关．关于光的电磁说的几点强调返回目录光电效应：

5、19世纪末，光电效应被发现，光的波动说在光电效应面前束手无策，人们又认识到了光确实具有粒子性。爱因斯坦提出了光的量子理论---光子说.人们终于认识到光既具有波动性又具有粒子性。1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实验室里成功的观察到了光的干涉．光的干涉一、光的干涉现象---杨氏干涉实验1、装置特点：（1）双缝很近0.1mm，（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等，单缝双缝红滤色片S1SS2屏幕2、①要用单色光②单孔的作用：是获得点光源③双孔的作用：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用

6、是获得相干光源用狭缝代替小孔，可以得到同样清晰，但明亮得多的干涉条纹。得到相干光源：一分为二的思想光的干涉双缝干涉激光束双缝屏屏上看到明暗相间的条纹双缝S1S2屏幕P1第一亮纹δ=λP中央亮纹δ=0P2第二亮纹δ=2λP3/第三亮纹δ=3λP3第三亮纹δ=3λP3/第二亮纹δ=2λP3/第一亮纹δ=λQ2第二暗纹Q1第一暗纹Q3第三暗纹Q3/第三暗纹Q2/第二暗纹Q1/第一暗纹δ=5λ/2δ=λ/2δ=3λ/2δ=5λ/2δ=3λ/2δ=λ/2dr1r2S1S2POxl相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离△x为：l档板与光屏

7、的距离λ波长d两狭缝间的距离其中（l>>d）△x结论：两缝间距离越小、缝到屏的距离越大，光波的波长越大，条纹的宽度就越大。深入研究：当实验装置一定，红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。表明不同色光的波长不同，红光最长，紫光最短。如果用白光做双缝干涉实验，得到的是中央形成亮纹，两侧为彩色的干涉条纹，思考：中央亮条纹为什么是白色的？原因：1、各种色光均在中央形成亮纹，复合后为白光。2、各种色光形成的干涉条纹间距不同，所以其余亮纹错开，形成彩色干涉条纹。光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是

8、否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？水波、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射的现象特征是什么？①波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。②只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。③一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。知识回顾