新课标粤教版3-5选修三2.4《光的波粒二象性》WORD教案1

第二章波粒二象性第四节光的波粒二象性学案

〖学习目标〗

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.

〖学习重点〗光的一种概率波

〖学习难点〗光子的波动规律

〖自主学习〗

一、光的波粒二象性

1、光的本性

光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有性，光电效应和康普顿效应表明光具有性，即光具有性。

2、光子的能量和动量关系式

（1）关系式：ε= 和p=

（2）意义：能量ε和动量p是描述物质的性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的性的典型物理量。因此ε=hν和p=h/λ揭示了光的性和性之间的密切关系。

二、概率波

1、光波是一种概率波

光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子的性质。光子在空间出现的概率可以通

过确定，所以，光波是一种概率波。

2、对光的干涉现象的解释

光的干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映，概率大的地方落下的光子，形成，概率小的地方落下的光子，形成。

【重难点阐释】

一、光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性．

实验：用微弱的光照射双缝，并使光通过双缝到达光屏(感光胶片)，在照射时间不太长的情况下，胶片上的点迹是随机、散落而且是毫无规律的．这个事实说明了光是“一份一份”的粒子．

1、光是粒子(光子)．

对于随机散落的光子，随着照射时间的延长，胶片上的痕迹表现出光在某个区域落脚的可能性较大，而在另一些区域分布较少的规律性分布。该分布的情况恰好与用强光照射(此时可认为光是连续的)形成干涉条纹的情况相吻合，这种规律性与波动的规律一致．所以我们说光是一种波．

2、光是一种波．

单个光子的随机性与大量光子的规律性也体现了对事物认识的一个重要观点，这就是：3、分立性与连续性是相对的．

光子的行为服从统计规律．干涉加强处表示光子到达的数目多，从统计的观点来看就是光子在该处出现的概率大，干涉减弱处表示光子到达的数目少，也就是光子在该处出现的概率小．这种概率的大小服从波动规律，因此我们把光波叫做概率波．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。

4、光是一种概率波。

从经典物理学的角度上讲，波动应该是质点间相互作用的结果．在这里，光子具有波动性就应该是光子与光子作用的结果．但人们发现在上述双缝实验中，假使光很弱，弱到光子一个一个地射向胶片(这时排除了光子间有相互作用)，在照射时间足够长时，底片上最终还是形成了干涉图样，这说明波动性不是由于光子间相互作用引起的，而是单个光子的固有属性．

更有趣的是，尽管让光子一个一个地通过狭缝，如果挡住一个缝，干涉条纹不再出现，好像一个独立运动的光子能“知道”另一个狭缝的存在似的．这一点似乎让人不可思议，其实这也说明波动性恰是光子的固有特性。

二、建立模型是科学研究的需要.模型的正确与否要看其能否正确反映研究对象的客观规律．

对微观领域不能抱着宏观的、固有的模式去理解，而应建立一个全新的模型．只要该模型能正确地代表研究对象，很好地解释其现象和规律，则可承认其正确性．光的波粒二象性正是这样一个“古怪”而被事实证明是正确的模型．

〖典型例题分析〗

一、对光的波粒二象性的理解

例题1：下列对于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )

A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子

B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样是一种波

C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的

D大量光子的行为往往表现出粒子性

E．光是一种波，同时也是一种粒子．光子说并未否定电磁说，在光子能量E=h v中，频率v 仍表示的是波的特性

跟踪训练

★1．有关光的本性的说法正确的是（）

A. 关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子

说”，它们都圆满地说明了光的本性

B. 光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上

的粒子

C. 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性

D. 在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝则显出波动性，如果光只通过一个缝则显出粒子性

★2．下列现象说明光具有波粒二象性的是（）

A．光的偏振和干涉 B．光的衍射和干涉

C．光的干涉和光电效应 D．光的衍射和康普顿效应

二、弱光实验理解概率波

例题2：在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95％以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子（）

A一定落在中央亮纹处 B可能落在其他亮纹处

C不可能落在暗纹处 D落在中央亮纹处的可能性最大

跟踪训练

★1．用单色光做双缝干涉实验,P处为亮条纹,Q处为暗条纹，不改变单色光的频率，而调整光源使其极微弱，并把单缝调至只能使光子一个一个地过去，那么过去的

某一光子（）

A一定到达P处 B一定到达Q处

C可能达到Q处 D都不正确

思考题：在光的双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上的落点能预测吗？大量的光子打在光屏上的落点是否有规律？请有概率波的观点解释双缝干涉图样的形成。

〖课堂小结〗

1.微粒性与波动性的相互联系与渗透。

2.波动性与微粒性互相转化。

3.用概率的思想理解光波。

〖课后练习〗

1.有下列陈述：

⑴在相同的条件下，用紫光照射双缝产生的干涉条纹间距比红光时大；

⑵衍射现象的研究表明“光沿直线传播”只是一种近似规律；

⑶产生光电效应的极限频率，只与金属的逸出功有关；

⑷光电效应实验表明，入射光波的振幅越大，所产生的光电子的初动能就越大。

其中正确的是：（）

A.只有(1)和(2)

B.只有(3)和(4)

C.只有(1)和(4)

D.只有(2)和(3)

2、在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是（）

A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样

B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样

C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏

D．单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性

3下面几种说法，哪一种是正确的？（）

A.光予就像宏观现象中的微粒

B.光子说否定了光的电磁说

C.光电效应证明光具有波动性

D.双缝干涉现象证明光具有波动性

4在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝)，可以看到：（）

A.黑白相间的直条纹

B.黑白相间的弧形条纹

C.彩色的直条纹

D.彩色的弧形条纹