(完整版)波粒二象性
(完整版)光的波粒二象性教案
光的波粒二象性
教案示例
一、教学目标
1．知识目标
（1）了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．
（2）了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．
（3）了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动性，又有粒子性．
（4）了解光是一种概率波．
2．能力目标
培养学生对问题的分析和解决能力，初步建立光与实物粒子的波粒二象性以及用概率描述粒子运动的观念．
3．情感目标
理解人类对光的本性的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识光的本性的．
二、重点、难点分析
1、这一章的内容，贯穿一条主线——人类对光的本性的认识的发展过程．结合各节内容，适当穿插物理学史材料是必要的．这种做法不但可使课堂教学主动活泼，内容丰富，还可以对学生进行唯物辩证思想教育．本节就课本内容，十分简单，学生学起来十分枯燥．课本所提到的内容，都是结论性的，加入一些史料不仅可能而且必要．
2、本节中学生初步接触量子化、二象性、概率波等概念，由于没有直接的生活经验，所以在教学中要重点让学生体会这些概念．
三、主要教学过程
光学现象是与人类的生产和日常生活密切相关的．人类在对光学现象、规律的研究的同时，也开始了对光本性的探究．
到了17世纪，人类对光的本性的认识逐渐形成了两种学说．
（一）光的微粒说
一般，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”．用这样的观点，解释光的直进性、影的形成等现象是十分方便的．
(完整版)高中物理光学、原子物理知识要点
光学
一、光的折射
1．折射定律：2．光在介质中的光速：
3．光射向界面时，并不是全部光都发生折射，一定会有一部分光发生反射。
4．真空/空气的n等于1，其它介质的n都大于1。
5．真空/空气中光速恒定，为，不受光的颜色、参考系影响。光从真空/空气中进入介质中时速度一定变小。
6．光线比较时，偏折程度大（折射前后的两条光线方向偏差大）的光折射率n大。
二、光的全反射
1．全反射条件:光由光密（n大的)介质射向光疏(n小的)介质；入射角大于或等于临界角C，其求法为
.
2．全反射产生原因:由光密(n大的）介质，以临界角C射向空气时，根据折射定律，空气中的sin角将等于1，即折射角为90°；若再增大入射角，“sin空气角”将大于1，即产生全反射.
3．全反射反映的是折射性质,折射倾向越强越容易全反射。即n越大，临界角C越小，越容易发生全反射。
4．全反射有关的现象与应用:水、玻璃中明亮的气泡；水中光源照亮水面某一范围；光导纤维（n大的内芯，n小的外套,光在内外层界面上全反射）
三、光的本质与色散
1．光的本质是电磁波,其真空中的波长、频率、光速满足(频率也可能用表示），来源于机械波中的公式。
2．光从一种介质进入另一种介质时，其频率不变，光速与波长同时变大或变小.
3．将混色光分为单色光的现象成为光的色散.不同颜色的光，其本质是频率不同，或真空中的波长不同。同时，不同颜色的光，其在同一介质中的折射率也不同。
4．色散的现象有：棱镜色散、彩虹。
频率f（或
ν)真空中里
的波长λ
折射率n
同一介质
中的光速
偏折程度临界角C
红
光
大大大
OCT原理.完整版PPT
光的性质
波粒二象性
波动性
粒子性
光的探测
探 测 器
频率f = 10e11 ~ 10e18
干涉 叠加、稳定
一、相向
二、同向
同向干涉
光源1 光源2
光源
分波面干涉
光源
分振幅干涉
OCT的干涉
光源
ΔΦ =π
Amp
ΔΦ = 1/2π
ΔΦ =0π
单波长
ΔΦ =2π* ΔL/λ
ΔL:光程差 λ：波长
探测部分
探测器
速度受限
Signal Line
光
λ1-> t1
源
λ2-> t2
λ3-> t3
Signal Line
光
模电
探测器
采集卡
数电
实际信号
Amp
Amp
λ λ
Intensity = f(Amp) * f(λ)
结构设计变化
光源 光源 光源
探测器 光源 探测器
光源 光源
探测器 探测器
光源
探测器
探测器 探测器
Δλ2Φ->=2ΔπΦ* 2ΔL/λ
SΔiLgn不al变Lin，e 假定ΔΦ λ1 -> Δ Φ1
=
½*π
Amp
λ2 -> Δ Φ2
(完整版)波粒二象性 有答案
波粒二象性
考点1 光电效应规律的理解
1．光子与光电子
光子是指组成光本身的一个个不可分割的能量子，光子不带电；光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子。
2．光电子的最大初动能与光电子的动能
当光照射金属时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动。有的向金属内部运动，有的向金属表面运动，但因途径不同，运动途中消耗的能量也不同。唯独在金属表面的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出而具有最大初动能。根据爱因斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为E k＝hν－W0(W0为金属的逸出功)。而其他经过不同的路径射出的光电子，其动能一定小于最大初动能。
3．光电流与饱和光电流
在一定频率与强度的光照射下产生光电效应，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增大而增大，当U比较大时，光电流达到饱和值I m。这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增大，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流。在一定光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
4．入射光强度和光子能量
入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总的能量，光子能量即每个光子的能量，光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。
5．光的强度与饱和光电流
饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。
1.[2017·黄冈中学模拟]如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。下列说法正确的是()
(完整版)无机化学第一章原子结构
玻尔理论
1913年丹麦物理学家玻尔(N.Bohr)在planck M量子论 and Einstein A光子论的基础上提出了他的原子模型：
在氢原子中，电子可处于多种稳定的能量状态,
其能量大小必须满足： En 2.179 1018 / n2 J
轨道半径是： r = Bn2 式中，负号表示原子核对电子的吸引；n为量子数可以
如：电子在核外某处出现的 概率大小图——电子云。就 是形象化地用来描述概率的 一种图示方法。 由图可知：
离核愈近，概率密度愈大。
综上所述，微观粒子运动的主要特征是： 具有波粒二象性，具体体现在量子化和统计性上。
由此可见，波粒二象性是微观粒子运动的 特征。因而描述微观粒子的运动不能用经典的 牛顿力学理论，而必须用描述微观世界的量子 力学理论。
1.2 氢原子核外电子的运动状态
1.2.1 波函数和薛定谔方程 （1）薛定谔方程
1926年，奥地利物理学家薛定谔(E.Schrodinger)根据 电子具有波粒二象性的概念，提出了微观粒子运动的波动方 程：
2 2 2 8 m 2 (E V )
x2 y2 z 2
h2
ψ： 波函数 ，描述微观粒子的运动状态 h：普朗克常数 m：粒子质量 E ：总能量
为光的波粒二象性(wave-particle dΒιβλιοθήκη Baidualism）
1927年，德布罗依的假设为戴维逊(Davisson C J) 和盖革(Geiger H)的电子衍射实验所证实。
波粒二象性发展完整版
波粒二象性发展标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
<>
高中物理课本中“光的波粒二象性”一节中作为对“光的本性”一章的概括性总结，寥寥五百多字将光的本性勾勒得淋漓尽致，不得不让人叹服做作者的物理造诣与文字功力。但要说服学生接受光既是一种波又是一种粒子无异于在说同一个人既是男人又是女人一样让人难以接受，笔者在从事物理教学过程中曾尝试在概括光的干涉、衍射及光电效应等主要内容的同时，用马克思辨证唯物主义的观点作进一步阐释，收效甚佳。下面将自己对于光的“波粒二象性”的辨证唯物主义分析的拙见罗列如下，供同行赐教。
一、微粒说和波动说的长期斗争
以牛顿为代表的微粒说认为光是微粒流，从光源发生，在均匀介质中遵守力学规律作匀速运动，对于光的反射则用弹性球的反跳来解释，对光的折射则用介质的吸引来阐释，另外牛顿还对光的色散、衍射等现象也作出解释，尽管有些十分牵强，尤其是对光的衍射、色散、干涉的解释。
惠更斯是波动说的代表。他从波阵面的观点出发，认为将光振动看作在一种特殊介质——“以太”中传播的弹性脉动，而“以太”这种介质则充满了宇宙的全部空间，这便是着名的“惠更斯原理”。在惠更斯原理中，他未提出波长的概念，因而对光的直线传播的解释十分勉强，而且无法解释偏振现象，对光的色散现象更是束手无策。
牛顿对经典力学的建立作出了空前绝后的贡献，这就很容易使人们用经典力学中机械论的观点去理解光的本性，而惠更斯的波动学说尽管对光的干涉、衍射的解释还比较完美，但其理论构架本身还很粗糙，在许多方面还不够完善，但由于牛顿在物理学界的泰斗地位因而在19世纪长达100多年的时间里，微粒说一直占有主导地位。
塞曼效应实验报告完整版
塞曼效应实验报告完整版
实验目的：
通过进行塞曼效应的实验，研究射线源在磁场中的分裂现象，验证波粒二象性的存
在。
实验原理：
塞曼效应，是指原本等能级的原子在外磁场作用下，出现不同的能级分裂。可以用
光子或其他粒子流的谱线来观察。物质在外磁场中，上下能级之间产生能量差，使得粒子
发射出光子，光谱上的位置发生了偏移。
实验仪器：
光度计、干涉仪、磁场源、光源、光学接口装置、光电倍增管等。
实验步骤：
1、安装实验仪器，并开启磁场源。
2、引入射线光源，调整透光孔的大小，使光线通过光学接口进入干涉仪。
3、按照干涉仪的使用方法，将光线分裂成两条，并分别通过两个磁场源，经过调整，使得两个光路中光的能级相差光子的数量，即出现干涉条纹。
4、使用光度计测量两条光路的干涉条纹的强度，并记录数据。
5、重复以上实验步骤，分别改变光的波长和磁场强度，多次测量干涉条纹的位置和
强度。
实验结果：
1、在磁场作用下，两个不同的能级出现了不同的能量分裂。
2、通过干涉仪观察到了干涉条纹，并记录了干涉条纹的位置和强度。
实验分析：
1、塞曼效应的观察证明了波粒二象性的存在。
2、干涉条纹的出现和强度变化，说明干涉仪可以用于精确测量物质的性质。
3、通过测量不同条件下的干涉条纹，研究物质的性质和特性有重要意义。
通过本实验观察到了塞曼效应的现象，并通过干涉仪得到了干涉条纹的位置和强度变化。通过研究物质在不同条件下的干涉条纹，可以研究物质的性质和特性，具有重要的研究价值。
(完整版)波粒二象性
对于波粒二象性的理解与展望
摘要：本文从光电效应出发，论述了波粒二象性的提出及近些年来对波粒二象性的一些实
验等方面进行表达，以求对波粒二象性的认识。
重点词：波粒二象性Which—Way实验波粒二象性的同时察看
正文：
光学是一门古老的基础学科，人们对光天性的认识经历了漫长而波折的过程。一方而人们经过光的衍射、干预等现象认识到光拥有颠簸性，另一方而人们在对光电效应及黑体辐射等实验现象的解说中发现又必要把光当作一种粒子。从经典物理的角度来看，光的这两种不一样的特征属于两个完整不一样的看法。但是，爱因斯坦却把光的颠簸性和粒子性一致了起来，提出了光的波粒二象性。
1.波粒二象性的提出
1887 年，光电效应被德国物理学家赫兹发现，这类特别的光效应令颠簸说
与粒子说都堕入了一种难堪的境地。第一，固然光的颠簸说在当时已经成为主流，
但颠簸说完整没法解说光电效应现象。另一方面，向来以来都能解说颠簸说没法解说的光学现象的粒子说也只好对光电效应做出部分解说，固然依据粒子说理论，能够以为光电效应中的电子是被光的粒子撞击出去的，但为何蓝光能够引起光电效应而红光不可以，这点连粒子说也没法解说。能够说，光电效应令两派学说同时面对瓶颈。
1905 年为认识释光电效应，爱因斯坦遇到普朗克能量子假说的启迪，提出
了光量子的假说。他在有名论文《对于光的产生和转变的一个尝试性的看法》一文中总结剖析了在光学发展中“微粒说”和“颠簸说”长久争辩的历史，指出了
经典理论存在的困难，他以为只有把光的能量也当作是不连续散布，而是一份一
份地集中在一同，就能对光电效应做出合理的解说说明。这样爱因斯坦发展了普
完整版)量子力学总结
完整版)量子力学总结
量子力学基础（概念）
量子力学是一种描述微观粒子在微观尺度下运动的力学，使用不连续物理量来描述微观粒子。量子的英文解释为“a
fixed amount”（一份份、不连续），因此量子力学的特征就是
不连续性。
量子力学描述的对象是微观粒子，而微观特征量则以原子中电子的特征量为例。这包括精细结构常数、原子的电子能级、原子尺寸等。例如，原子的电子能级大约在数10eV数量级。
同时，原子尺寸可以用玻尔半径来估算，一般原子的半径为
1Å。
角动量是量子力学中的基本概念之一，它可以用来描述微观粒子的运动。在量子力学中，有多种现象和假设被用来解释微观粒子的行为，如光电效应、康普顿效应、波尔理论和
XXX假设。XXX假设认为任何物体的运动都伴随着波动，因
此物体若以大小为P的动量运动时，则伴随有波长为λ的波动。
德布罗意波关系则是用来描述物质波的关系，其中λ为波长，h为普朗克常数，P为动量。
波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。电子衍射实验是证实电子波动性的重要实验之一，由XXX和革末于1926年进行。他们观察到了电子在镍单晶表面的衍射现象，并求出电子的波长为0.167nm。
根据上式，发现光子出现的概率与光波的电场强度的平方成正比，这是XXX在1907年对光辐射的量子统计解释。同样地，电子也会产生类似的干涉条纹，几率大的地方会出现更多的电子形成明条波，而几率小的地方出现的电子较少，形成暗条纹。玻恩将||2解释为给定时间，在一定空间间隔内发生一个粒子的几率，他指出“对应空间的一个状态，就有一个由伴随这状态的德布罗意波确定的几率”，这也是他获得1954年诺贝尔物理奖的原因。
完整版)高中物理光学知识点总结
完整版)高中物理光学知识点总结
光的微粒说由XXX提出，可以解释光的直线传播和反射
等现象。然而，它无法解释光的独立传播以及当光通过两种介质的交界面时既有反射又有折射的现象。
光的干涉是一种重要现象，其中双缝干涉是其中一种常见的形式。我们也需要了解光的衍射和薄膜干涉。
电磁场理论和光的电磁说解释了光的电磁波谱，其中包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线以及r射线等，从低频到高频构成了非常广泛的电磁波谱。
XXX提出了光的波动性，深化了人们对光本质的认识。XXX则提出了光的电磁说，XXX提出了光子说。
光子说认为光在空间传播并非连续的，而是由许多个光子组成的。每个光子的能量为E=hv，其中h为普朗克常量，值
为6.63×10^-34焦·秒。
我们需要了解光的波粒二象性，即微观粒子都具有波粒二象性，大量光子可以表现出粒子性，而少量光子可以表现出波动性。
光的直线传播和反射是基本现象。光在同一种均匀透明介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度为
C=3×10^8m/s。而光在介质中的传播速度则小于在真空中的传播速度，即v<C。反射现象是指光从一种介质射入另一种介质的界面上，然后再返回原介质的现象。反射定律规定，反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，且反射角等于入射角。光滑平面上的反射现象叫做镜面反射，而发生在粗糙平面上的反射现象则叫做漫反射。镜面反射和漫反射都遵循反射定律。所有几何光学中的光现象，光路都是可逆的。
平面镜只改变光束的传播方向，不改变光束的聚散性质。它可以产生等大正立的虚像，物体和像关于镜面对称。然而，像与物方位关系上下不颠倒，左右需要交换。
(完整版)近代物理知识点
光电效应、量子理论，原子及原子核物理
一、光的粒子性
1、光电效应
（1）光电效应：在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。
（2）光电效应的实验规律：
装置：
①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。
③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。
④金属受到光照,光电子的发射一般不超过10－9秒.
2、波动说在光电效应上遇到的困难
波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难
3、光子说
（1）量子论:1900年德国物理学家普郎克提出:电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E=hv
(2）光子论:1905年受因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比.
即:E=hv ,其中h为普郎克恒量h=6。63×10－34J·s
(3)光电效应方程 E k=hv-W
4、光子论对光电效应的解释
金属中的自由电子,获得光子后其动能增大,当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面,入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。
二、波粒二象性
1、光的干涉和衍射现象,说明光具有波动性，光电效应,说明光具有粒子性,所以光具有波粒二象性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关于波粒二象性的理解与展望
摘要：本文从光电效应出发，阐述了波粒二象性的提出及近些年来对波粒二象性的一些实验等方面进行叙述，以求对波粒二象性的认识。
关键词：波粒二象性 Which—Way实验波粒二象性的同时观察
正文：
光学是一门古老的基础学科，人们对光本性的认识经历了漫长而曲折的过程。一方而人们通过光的衍射、干涉等现象认识到光具有波动性，另一方而人们在对光电效应及黑体辐射等实验现象的解释中发现又必需把光当成一种粒子。从经典物理的角度来看，光的这两种不同的特性属于两个完全不同的概念。然而，爱因斯坦却把光的波动性和粒子性统一了起来，提出了光的波粒二象性。
1.波粒二象性的提出
1887年，光电效应被德国物理学家赫兹发现，这种特殊的光效应令波动说与粒子说都陷入了一种尴尬的境地。首先，虽然光的波动说在当时已经成为主流，但波动说完全无法解释光电效应现象。另一方面，一直以来都能解释波动说无法解释的光学现象的粒子说也只能对光电效应做出部分解释，虽然根据粒子说理论，可以认为光电效应中的电子是被光的粒子撞击出去的，但为什么蓝光可以引发光电效应而红光不能，这点连粒子说也无法解释。可以说，光电效应令两派学说同时面临瓶颈。
1905年为了解释光电效应，爱因斯坦受到普朗克能量子假说的启发，提出了光量子的假说。他在著名论文《关于光的产生和转化的一个试探性的观点》一文中总结分析了在光学发展中“微粒说”和“波动说”长期争论的历史，指出了经典理论存在的困难，他认为只有把光的能量也看成是不连续分布，而是一份一份地集中在一起，就能对光电效应做出合理的解释说明。这样爱因斯坦发展了普朗克的能量子的概念，创造性地提出了光量子（即光子）的概念，并把它用之于光的发射和转化上，光子的能量为E=hν，其中ν为光的频率，这样能很合理地解释光电效应等现象。
在1917年，爱因斯坦又指出光子不仅有能量，而且还具有动量，其中动量
p=h
λ或者p=hk
式中波矢k=2π
λ
，这样就把标志波动性质的频率ν和波长λ通过一个普适常量——
普朗克常量h，与标志粒子性质的E和P联系起来了。爱因斯坦对光的本性作了辩证的思考，明确地提出了光的波粒二象性，认识到光同时具有波动性和粒子性。
需要注意的是，爱因斯坦虽然提出了光的波粒二象性，但在该理论中，无论是波动性还是粒子性都与经典物理学中的概念有一定的差异。换言之，光作为波的性质不属于经典波，作为粒子的性质也不属于经典粒子。因此，爱因斯坦所提出的波粒二象性更近似于一种概念上的统一，这也是其在量子力学中的应用基础。
2.波粒二象性的发展与前景展望
近几十年来，量子力学在当代实验技术推动下有了一系列新进展，增进了人们对微观客体波粒二象性的认识。
2.1 Which—Way实验
由于粒子概念、波动概念源于经典物理，因此如果人们把经典物理中的粒子概念和波动概念一成不变地用于微观粒子，由此进行逻辑推理，必然导致种种矛盾。量子力学的奠基人之一玻尔提出了“互补原理”对此作了说明。以电子双缝实验为例，如果人们在双缝后面放置某种探测装置，明确指示出电子是经过双缝中的哪一狭缝运动到探测屏的，则未放置探测器时的清晰干涉条纹便会消失，这就是所谓的“Which—Way”实验。
WW实验说明，只有无法确定粒子的路径时才能得到完美的干涉图像。一般情况，部分知道粒子的路径信息，同时获得不太完美的干涉条纹。在某种意义上，由实验导出的不等式可以看作波粒二象性概念的定量化，并且没有用任何形式的海森堡测不准关系。在各种粒子的双缝干涉实验中，干涉效应表明了粒子的波动性。但是，如果测量粒子通过哪一条缝便强调了波粒二象性中的粒子性，与之互补的波动性就被排斥出去，干涉条纹便不再存在。这就是量子力学的互补性原理。它定量地由测不准关系形象描述。
对量子相干或退相干等许多量子现象的本质问题迄今还没有得到最后的答案。在原子干扰仪的WW 实验中，原子的质心运动用平面波描述，波函数对原子