2019-2020年高中物理第二章波粒二象性第四节光的波粒二象性教学案粤教版选修3

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1、2019-2020年高中物理第二章波粒二象性第四节光的波粒二象性教学案粤教版选修31．光的干涉和衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性；光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，必须看成是一颗颗光子的形式出现的，具有粒子性。2．在光的双缝干涉实验中，将光源S的强度降低，使前一个光子已经消失在感光片上，后一个入射光子才从光源出发。记录很短一段时间，即把感光片冲洗出来，在感光片上呈现杂乱分布的几个亮点。每个亮点都是一个光子在感光片上留下的记录。这显示了光的粒子性。然后换另一感光片记录光子，适当增加记录时间，我们会惊奇地发现，亮点在感光片上形成模糊的亮纹。光子主要落在感光片的亮纹处，这就

2、是干涉条纹。记录时间越长，干涉条纹越明显。干涉条纹再次显示出光的波动性。3．双缝干涉中每次穿过双缝的只有一个光子，它不可能跟其他光子产生干涉。但光的干涉还是发生了。可见，波动性是每一个光子的属性。光既有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子都无法完整地描述光的所有性质。4．光既有波动性，又有粒子性，我们把光的这种性质叫做光的波粒二象性。5．干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映。这种概率分布就好像波的强度的分布，称光波是一种概率波。6．在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，其运动是不可控制的。但对大量光子而言，它们落在光屏上的位置又有规律性，即某些区域光子落点多，另一些区域

3、光子落点少，落点多的区域就是亮条纹，落点少的区域就是暗条纹。对光本性的研究1.光本性学说的发展简史微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性学说名称代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦公认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，光速等于电磁波速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点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具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性2．对光的波粒二象性的理解(1)光的波动性：①实验基础：光的干涉和衍射现象②具体表现：a：光经过狭缝后能产生干涉、衍射现象说明光具有波动性。b：足够能量的光(大量光子)在

4、传播时，表现出波的性质。c：频率低，波长长的光，波动性特征显著。(2)光的粒子性：①实验基础：光电效应，康普顿效应②具体表现：a：当光同物质发生作用时，作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性。b：少量或个别光子易表现出光的粒子性。c：频率高，波长短的光，粒子性特征显著。(3)光的波动性，粒子性是统一的：①光的粒子性并不否定光的波动性，光既具有波动性，又具有粒子性，波动性、粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同。②只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种行为。(1)光子说并不否认光的电磁说：①按光子说，光子的能量ε＝hν，其中ν表示光的频率，即表示了波的特征。②从光子说或电磁说

5、推导光子动量以及光速都得到一致的结论。(2)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用产生的。1．下列说法正确的是(　　)A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．γ射线具有显著的粒子性，不具有波动性解析：光同时具有波粒二象性，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著，光的波长越长，越容易观察到其显示波动特性，因此A、D错，而C正确，光子不同于一般的物质粒子，它没有静止质量，是一个个的能量子，是光的能量的最小单位。答案：C概　率　波1.概率波的概念干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映。

6、这种概率分布就好像波的强度的分布，因此光波是一种概率波。2．概率波的实质概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的。光子是以颗粒的形式到达感光屏幕上的，就像粒子一样；而这些颗粒到达的几率分布则像波的强度的分布。3．对概率波的进一步理解(1)单个光子运动的偶然性我们可以知道光子落在某点的概率，但不能预言光子落在什么位置，即光子到达什么位置是随机的，是预先不确定的。(2)大量光子运动的必然性由波动规律，我们可以准确地知道，大量光子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言。(3)概率波体现了波粒二象性的和谐统一概率波的主体是光子，体现了粒子性的一面；同时光子在某一位置出现的概率

7、受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和粒子性统一在一起。干涉和衍射的亮条纹处是光子到达概率大的地方；暗条纹处是光子到达概率小的地方，暗条纹处也有光子到达，只是光子数特别少。2．(双选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只有一个光子通过单缝，那么该光子(　　)A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大解