2017-2018学年高中物理 第二章 波和粒子 2.3 光是波还是粒子教案 沪科版选修3-5
2017_2018学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_520180201151正式版
第四节光的波粒二象性对应学生用书页码1.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。
对应学生用书页码1.2.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。
2017_2018学年高中物理第二章波粒二象性第一节光电效应教学案粤教版选修3_5
第一节光电效应对应学生用书页码P21 1.光电效应是指物体在光的照射下发射出电子的现象,发射出的电子称为光电子。
2.光电管是利用光电效应制成的一种常见的光电器件,它可以把光信号转变成电信号。
光电管主要是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成,阴极表面敷有束缚电子能力较弱的碱金属。
3.对于每一种金属,只有当入射光频率大于某一频率ν0时,才会产生光电流,我们称ν0为极限频率,其对应的波长称为极限波长。
4.在强度和频率一定的光照射下,回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小。
并且当反向电压达到某一数值时,光电流将会减小到零,我们把这时的电压称为遏止电压,用符号U表示。
5.实验探究遏止电压与光照频率和强度的关系:(1)在蓝光的照射下,给光电效应的实验装置加上反向电压,逐渐增大电压,直至光电流为零,记录遏止电压的值。
改变入射光的强度,重复上述步骤。
发现遏止电压相同。
(2)维持光照强度不变,改变入射光的频率。
先采用蓝光作为入射光,记录遏止电压;再换绿光作为入射光,记录遏止电压。
发现绿光遏止电压较小。
探究结论:遏止电压与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,入射光频率越大,遏止电压越大。
遏止电压与入射光的频率有关,说明光电子的最大初动能也与入射光的频率有关,与入射光的强度无关。
对应学生用书页码P221.定义物体在光的照射下发射电子的现象称为光电效应,发射出来的电子称为光电子,光电子形成的电流称为光电流。
2.光电效应的实验探究(1)探究光电流的大小与入射光的强度及其频率的关系:①实验器材:白炽灯、滤光片、光电管、电流表、电压表、电源、电阻等。
原理示意图如图2-1-1所示。
②探究思路:只改变入射光的强度或频率,观察光电流的大小变化情况。
③实验结论:a :能否产生光电效应与光的频率有关,与光的强度和照射时间的长短无关。
b :产生光电效应时,电路中电流大小与光的强度有关,光的强度越大,电流越大。
c :用不同频率的光去照射锌板,发现当频率低于某一值ν0的光,不论强度多大,都不能产生光电子,因此,ν0称为极限频率,对于不同的材料,极限频率不同。
2.3光是波还是粒子-沪科教版选修3-5教案
2.3 光是波还是粒子——沪科教版选修3-5教案
主要内容
本节课主要涉及以下几点内容:
1.光的波粒二象性
2.光子理论
3.应用实例:照相和激光
教学目标
1.了解光的波粒二象性
2.了解光子理论
3.能够通过照相和激光等应用实例深化理解
教学重点和难点
1.教学重点:光的波粒二象性的概念和光子理论的引入。
2.教学难点:光子理论的理解和应用实例的分析。
教学方法与手段
1.讲授法:教师通过课堂讲解,引导学生了解光的波粒二象性和光子理论;
2.实验法:通过照相和激光等实验,帮助学生加深对光的理解;
3.讨论法:引导学生分组讨论,通过讨论加深对光的理解。
教学过程
1.导入(5分钟):让学生看一组照片,并讨论拍摄这组照片的光线是如何工作的。
2.理论提要(15分钟):讲解光的波粒二象性,引入光子理论
3.实验演示(15分钟):通过照相和激光等实验,帮助学生加深对光的理解
4.分组讨论(20分钟):引导学生分组讨论,通过讨论加深对光的理解,梳
理光子理论的概念和应用。
5.总结(5分钟):对本节课讲解的内容进行总结,并帮助学生梳理本节课的教学要点。
课堂作业
1.回顾本节课的内容,整理出自己对光的波粒二象性和光子理论的理解和应用实例的分析。
2.尝试使用光的波粒二象性和光子理论的知识,观察身边其他物体的光学特性。
参考文献
1.沪科教版选修3-5《光和光学现象》
2.倪光南、耿建华、秦涌、黄家钊. 大学物理(第2卷), 高等教育出版社, 201
3.。
高中物理 第2章 波和粒子 2.3 光是波还是粒子2.4实物是粒子还是波教师用书 沪科版选修35
2.3 光是波还是粒子2.4 实物是粒子还是波学习目标知识脉络1.理解光既具有波动性又有粒子性的观点,知道光是一种概率波.(重点)2.理解实物粒子和光一样都具有波粒二象性,知道德布罗意波,会计算其波长.(重点)3.会从能量、动量、波长、频率的角度分析波和粒子之间的联系.(难点)4.了解不确定关系的概念和相关计算.(难点)光的波粒二象性[先填空]1.光的本性光是波,同时也是粒子,即光具有波粒二象性.2.光是一种概率波.3.光子的能量和动量的公式E=hν和p=hλ是光的波粒二象性的反映,式中h把描写光的粒子性的能量E、动量p,与描写光的波动性的频率ν、波长λ紧密联系了起来.[再判断]1.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性.(√)2.光子数量越大,其粒子性越明显.(×)3.光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子.(√)[后思考]认识光的波粒二象性,应从微观角度还是宏观角度?【提示】应从微观的角度建立光的行为图像,认识光的波粒二象性.[核心点击]1.光的粒子性的含义粒子的含义是“不连续”“一份一份”的,光的粒子即光子,不同于宏观概念的粒子,但也具有动量和能量.(1)当光同物质发生作用时,表现出粒子的性质.(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性.(3)频率高,波长短的光,粒子性特征显著.2.光的波动性的含义光的波动性是光子本身的一种属性,它不同于宏观的波,它是一种概率波,即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律描述.(1)足够能量的光(大量光子)在传播时,表现出波的性质.(2)频率低,波长长的光,波动性特征显著.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、粒子性都是光的本质属性,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,才能说明光的各种行为.1.关于光的本性,下列说法中正确的是 ( )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D.光电效应说明光具有粒子性E.波粒二象性是光的属性【解析】光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述,不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波,光的粒子性是指光的能量是一份一份的,每一份是一个光子,不是牛顿微粒说中的经典微粒.某现象说明光具有波动性,是指波动理论能解释这一现象.某现象说明光具有粒子性,是指能用粒子说解释这个现象.要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系.C、D、E正确,A、B错误.【答案】CDE2.关于光的波粒二象性的理解正确的是 ( )A.大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性B.光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子C.光在传播时波动性显著,而与物质相互作用时粒子性显著D.高频光是粒子,低频光是波E.波粒二象性是光的根本属性,有时它的波动性显著,有时它的粒子性显著【解析】 光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显,有时候表现出的波动性较明显,E 正确;大量光子的效果往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性,A 正确;光在传播时波动性显著,光与物质相互作用时粒子性显著,B 错误C 正确;频率高的光粒子性显著,频率低的光波动性显著,D 错误.【答案】 ACE(1)光既有波动性又有粒子性,二者是统一的.(2)光表现为波动性,只是光的波动性显著,粒子性不显著而已. (3)光表现为粒子性,只是光的粒子性显著,波动性不显著而已.德 布 罗 意 波 及 实 验 验 证[先填空] 1.德布罗意波任何一个运动着的物体,都有一种波与它相伴随.这种波称为物质波,也叫德布罗意波. 2.物质波的波长、动量关系式λ=h p.3.物质波的实验验证1927年戴维孙和革末分别利用晶体做了电子衍射的实验,得到了电子的衍射图样,证实了电子的波动性.4.物质波的本性物质波与光波一样,也是概率波. 5.德布罗意理论的意义波粒二象性揭示了物质世界的普遍属性,启示人们在对电子这类微观粒子进行研究时,不能再局限在经典物理学的框架内,从而为量子力学的建立奠定了坚实的基础.[再判断]1.一切宏观物体都伴随一种波,即物质波.(×)2.湖面上的水波就是物质波.(×)3.电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.(√) [后思考]既然德布罗意提出了物质波的概念,为什么我们生活中却体会不到?【提示】 平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多,运动的动量很大,由λ=hp可知,它们对应的物质波波长很小,因此,无法观察到它们的波动性.[核心点击] 1.物质的分类(1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质.(2)“场”也是物质,像电场、磁场、电磁场这种看不见的,不是由实物粒子组成的,而是一种客观存在的特殊物质.2.物质波的普遍性任何物体,都存在波动性,我们之所以观察不到宏观物体的波动性,是因为宏观物体对应的波长太小的缘故.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、实物粒子,体现了粒子性的一面;同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配,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.4.求解物质波波长的方法(1)根据已知条件,写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p =mv . (2)根据波长公式λ=hp求解.(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式.如光子的能量:E =hν,动量p =h λ;宏观粒子的动能:E k =12mv 2,动量p =mv .3.下列说法中正确的是 ( ) A.物质波属于机械波 B.物质波与机械波有本质区别C.只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D.德布罗意认为,任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波和它对应,这种波叫物质波E.宏观物体运动时,虽看不到它的衍射或干涉现象,但宏观物体运动时仍具有波动性 【解析】 物质波是一切运动着的物体所具有的波,与机械波性质不同,A 错误B 正确;宏观物体也具有波动性,只是干涉、衍射现象不明显,看不出来,C 错误E 正确;德布罗意认为,任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波和它对应,这种波叫物质波,D 正确.【答案】 BDE4.关于电子的运动规律,以下说法不正确的是 ( )A.电子如果表现粒子性,则无法用轨迹来描述它们的运动,其运动遵循牛顿运动定律B.电子如果表现粒子性,则可以用轨迹来描述它们的运动,其运动遵循牛顿运动定律C.电子如果表现波动性,则无法用轨迹来描述它们的运动,空间分布的概率遵循波动规律D.电子如果表现波动性,则可以用轨迹来描述它们的运动,其运动遵循牛顿运动定律E.电子如果表现出粒子性,则无法用轨迹来描述它们的运动,其运动也不遵循牛顿运动定律【解析】 由于运动对应的物质波是概率波,少量电子表现出粒子性,无法用轨迹描述其运动,也不遵循牛顿运动定律,A 、B 错误,E 正确;大量电子表现出波动性,无法用轨迹描述其运动,可确定电子在某点附近出现的概率,且分布的概率遵循波动规律,C 正确,D 错误.【答案】 ABD5.如果一个中子和一个质量为10 g 的子弹都以103m/s 的速度运动,则它们的德布罗意波的波长分别是多长?(中子的质量为1.67×10-27kg)【导学号:67080019】【解析】 中子的动量为p 1=m 1v , 子弹的动量为p 2=m 2v ,据λ=hp知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为λ1=h p 1,λ2=h p 2联立以上各式解得:λ1=h m 1v ,λ2=hm 2v将m 1=1.67×10-27kg ,v =1×103m/s ,h =6.63×10-34J·s,m 2=1.0×10-2kg 代入上面两式可解得λ1=4.0×10-10 m ,λ2=6.63×10-35 m.【答案】 4.0×10-10m 6.63×10-35m宏观物体波动性的三点提醒(1)一切运动着的物体都具有波动性,宏观物体观察不到其波动性,但并不否定其波动性.(2)要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别.(3)在宏观世界中,波与粒子是对立的概念;在微观世界中,波与粒子可以统一.不确定性关系[先填空]1.在微观世界中,在对粒子位置和动量进行测量时,精确度存在一个基本极限,不可能同时准确地知道粒子的位置和动量.2.不确定性关系ΔxΔp x≥h4π.式中,Δx为位置的不确定范围,Δp x为动量的不确定范围,h为普朗克常量.[再判断]1.宏观物体可以同时确定位置和动量.(√)2.微观粒子可以同时确定位置和动量.(×)3.对于微观粒子,不可能同时准确地知道其位置和动量.(√)[后思考]对微观粒子的运动分析能不能用“轨迹”来描述?【提示】不能.微观粒子的运动遵循不确定关系,也就是说,要准确确定粒子的位置,动量(或速度)的不确定量就更大;反之,要准确确定粒子的动量(或速度),位置的不确定量就更大,也就是说不可能同时准确地知道粒子的位置和动量.因而不可能用“轨迹”来描述微观粒子的运动.[核心点击]1.粒子位置的不确定性:单缝衍射现象中,入射的粒子有确定的动量,但它们可以处于挡板左侧的任何位置,也就是说,粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的.2.粒子动量的不确定性(1)微观粒子具有波动性,会发生衍射.大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动,而在经过狭缝之后,有些粒子跑到投影位置以外.这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量.(2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的,所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性,不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量.3.位置和动量的不确定性关系:ΔxΔp x≥h4π由ΔxΔp x≥h4π可以知道,在微观领域,要准确地确定粒子的位置,动量的不确定性就更大;反之,要准确地确定粒子的动量,那么位置的不确定性就更大.4.微观粒子的运动没有特定的轨道:由不确定关系ΔxΔp x≥h4π可知,微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的,这也就决定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动.6.关于不确定性关系Δx·Δp x≥h4π有以下几种理解,正确的是( )A.微观粒子的动量不可确定B.微观粒子的位置不可确定C.微观粒子的动量和位置不可同时确定D.不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子,也适用于宏观物体E.微观世界粒子的质量较小,不能准确把握粒子的运动状态【解析】由ΔxΔp x≥h4π可知,当粒子的位置不确定性小时,粒子动量的不确定性大;反之,当粒子的位置不确定性大时,粒子动量的不确定性小.故不能同时测量粒子的位置和动量,故A、B错,C、E对.不确定性关系是自然界中的普遍规律,对微观粒子的影响显著,对宏观物体的影响可忽略,故D正确.【答案】CDE7.已知h4π=5.3×10-35J·s,试求下列情况中速度测定的不确定量.(1)一个球的质量m=1.0 kg,测定其位置的不确定量为10-6 m;(2)电子的质量m=9.0×10-31 kg,测定其位置的不确定量为10-10 m.(即在原子的数量级)【解析】(1)m=1.0 kg,Δx1=10-6 m,由ΔxΔp x≥h4π,Δp=mΔv知Δv1=h4πΔx1m=5.3×10-3510-6×1.0m/s=5.3×10-29 m/s.(2)m e=9.0×10-31 kg,Δx2=10-10 mΔv2=h4πΔx2m e=5.3×10-3510-10×9.0×10-31m/s=5.89×105 m/s.【答案】(1)5.3×10-29 m/s (2)5.89×105 m/s经典物理和微观物理的区别(1)在经典物理学中,可以同时用位置和动量精确地描述质点的运动,如果知道质点的加速度,还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量,从而描绘它的运动轨迹.(2)在微观物理学中,不可能同时准确地知道粒子的位置和动量.因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动.但是,我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律.。
高中物理第2章波和粒子2.3光是波还是粒子导学案沪科版选修3-5
D.在光双缝干预实验中,如果有光通过双缝那么显出波动性
答案C
解析 牛顿主张“微粒说〞中微粒与实物粒子一样,惠更斯主张“波动说〞中波与宏观机械波等同,这两种观点是相互对立,都不能说明光本性,所以A、B错误,C正确;在双缝干预实验中,双缝干预出现明、暗均匀条纹,当让光子一个一个地通过单缝,曝光时间短时表现出粒子性,曝光时间长时表现出波动性,所以D错误.
[要点提炼]
1.单个粒子运动偶然性:我们可以知道粒子落在某点概率,但不能预言粒子落在什么位置,即粒子到达什么位置是随机,是预先不能确定.
2.大量粒子运动统计规律:光在传播过程中,光子在空间出现概率可以通过波动规律确定,所以光波是一种概率波.
例2 为了验证光波粒二象性,在双缝干预实验中将光屏换成照相底片,并设法减弱光强度,以下说法正确是()
B.光波动性类似于机械波,光粒子性类似于质点
C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性
D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光一切行为,只能认为光具有波粒二象性
解析19世纪初,人们成功地在实验中观察到了光干预、衍射现象,这属于波特征,微粒说无法解释.但到了19世纪末又发现了光新现象——光电效应,这种现象波动说不能解释,证实光具有粒子性.因此,光既具有波动性,又具有粒子性,但不同于宏观机械波与粒子.波动性与粒子性是光在不同情况下不同表现,是同一客观事物两个不同侧面、不同属性,我们无法用其中一种去说明光一切行为,只能认为光具有波粒二象性.应选项D正确.
D.单个光子通过单缝后打在底片上情况呈现出随机性,大量光子通过单缝后打在底片上情况呈现出规律性
答案AD
4.有关光本性说法正确是()
高三物理教案-光的波粒二象性
高三物理教案-光的波粒二象性
教学主题:光的波粒二象性
教学目标:
1.了解光的波动性和粒子性;
2.明确光的波粒二象性的物理意义;
3.能够应用光的波粒二象性在实际中进行分析和解释。
教学内容:
1.光的波动性;
2.光的粒子性;
3.光的波粒二象性。
教学重点:
1.光的波粒二象性的物理意义;
2.能够应用光的波粒二象性在实际中进行分析和解释。
教学难点:
1.光的波动性和粒子性之间的转换;
2.如何解释和应用光的波粒二象性。
教学方法:讲授、讨论、实验。
教学过程:
一、导入(5分钟)
通过问答的方式,了解学生对光的波动性和粒子性的了解程度。
二、讲授(30分钟)
1.光的波动性:
(1)光的波长、振幅、频率等基本概念;
(2)光的干涉、衍射等现象;
(3)实验演示。
2.光的粒子性:
(1)光子的特征;
(2)康普顿散射现象;
(3)实验演示。
3.光的波粒二象性:
(1)波粒二象性的物理意义;
(2)应用实例;
(3)实验演示。
三、讨论(15分钟)
引导学生讨论:光的波动性和粒子性之间的转换。
四、实验(30分钟)
通过实验,观察光的波动性和粒子性转换的现象,进一步加深对光的波粒二象性的理解。
五、总结(5分钟)
通过学生总结,掌握光的波粒二象性的物理意义和应用方法。
教学后记:
通过此次教学,学生对光的波动性和粒子性有了更深入的了解,能够运用光的波粒二象性解释各种现象。
但在学生的实验操作中,还需要加强实验操作技能的培养和规范。
高中物理第2章波和粒子2.3光是波还是粒子2.4实物是粒子还是波课件沪科版选修3-5
[核心点击] 1.光的粒子性的含义 粒子的含义是“不连续”“一份一份”的,光的粒子即光子,不同于宏观概 念的粒子,但也具有动量和能量. (1)当光同物质发生作用时,表现出粒子的性质. (2)少量或个别光子易显示出光的粒子性. (3)频率高,波长短的光,粒子性特征显著.
1.关于光的本性,下列说法中正确的是 ( ) 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 D.光电效应说明光具有粒子性 E.波粒二象性是光的属性
宏观物体波动性的三点提醒 (1)一切运动着的物体都具有波动性,宏观物体观察不到其波动性,但并不否 定其波动性. (2)要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别. (3)在宏观世界中,波与粒子是对立的概念;在微观世界中,波与粒子可以统 一.
不确定性关系
[先填空]
1.在微观世界中,在对粒子位置和动量进行测量时,精确度存在一 个 基本极限,不可能 同时准确地知道粒子的 位置 和 动量 .
知
知ห้องสมุดไป่ตู้
识
识
点
点
一
三
2.3 光是波还是粒子
2.4 实物是粒子还是波
学
知
业
识
分
点
层
二
测
评
学习目标
1.理解光既具有波动性又有粒子性的观点, 知道光是一种概率波.(重点) 2.理解实物粒子和光一样都具有波粒二象 性,知道德布罗意波,会计算其波长.(重 点) 3.会从能量、动量、波长、频率的角度分 析波和粒子之间的联系.(难点) 4.了解不确定关系的概念和相关计算.(难 点)
高中物理第2章-波和粒子 2.3 光是波还是粒子 2.4实物是粒子还是波学业分层测评-沪科版选修
2.3 光是波还是粒子 2.4实物是粒子还是波(建议用时:45分钟)[学业达标]1.关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.光子与电子是同样的一种粒子,光波与机械波是同样的一种波C.当光和物质相互作用时表现出粒子性D.光在传播过程中表现出波动性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ε=h ν中,频率ν仍表示的是波的特性【解析】 光是一种波,同时也是一种粒子,光具有波粒二象性,A 错误;当光和物质作用时,是“一份一份”的,表现出粒子性,光的干涉、衍射又说明光是一种波,光既不同于宏观的粒子,也不同于宏观的波,B 错误,C 、D 正确;光具有波粒二象性,光的波动性与粒子性不是独立的,由公式ε=h ν可以看出二者是有联系的.光的粒子性并没有否定光的波动性,E 正确.【答案】 CDE2.下列说法正确的是 ( ) A.概率波就是机械波 B.物质波是一种概率波C.概率波和机械波的本质是一样的,都能发生干涉和衍射现象D.在光的双缝干涉实验中,若有一个光子,则无法定这个光子落在哪个点上E.光波是一种概率波【解析】 机械波是振动在介质中的传播,而概率波是粒子所到达区域的机率大小可以通过波动的规律来确定,故其本质不同.A 、C 错,B 对;由于光是一种概率波,光子落在哪个点上不能确定,D 、E 对.【答案】 BDE3.关于物质波,下列说法正确的是( ) A.速度相等的电子和质子,电子的波长长 B.动能相等的电子和质子,电子的波长长 C.动量相等的电子和中子,中子的波长短D.甲电子速度是乙电子的3倍,甲电子的波长也是乙电子的3倍E.动量相等的粒子,其波长也相等【解析】 由λ=hp可知,动量大的粒子的波长短,电子与质子的速度相等时,电子动量小,波长长,选项A 正确;电子与质子动能相等时,由动量与动能的关系式p =2mE k 可知,电子的动量小,波长长,选项B 正确;动量相等的电子与中子,其波长应相等,选项C 错误E 正确;如果甲、乙两电子的速度远小于光速,甲的速度是乙的三倍,则甲的波长应是乙的13,选项D 错误.【答案】 ABE4.关于物质波,下列认识正确的是 ( )A.任何运动的物体(质点)都对应一种波,这种波叫物质波B.X 射线的衍射实验证实了物质波假说是正确的C.电子的衍射实验证实了物质波假说是正确的D.宏观物体尽管可以看成物质波,但无法观察到其干涉、衍射等现象E.最早提出物质波的是牛顿【解析】 由德布罗意假说可判断选项A 正确;X 射线的衍射实验证实了X 射线是波长很短的电磁波,故选项B 错误;电子的衍射实验证实了电子具有波动性,故选项C 正确;宏观物体对应的物质波的波长极短,实验室无法进行实验,选项D 正确,物质波由德布罗意提出,E 错误.【答案】 ACD5.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能通过单缝,那么该光子( )A.一定落在中央亮纹处B.一定落在亮纹处C.可能落在亮纹处D.可能落在暗纹处E.落在中央亮纹处的可能性最大【解析】 根据光的概率波的概念,对于一个光子通过单缝落在何处,是不可确定的,但概率最大的是落在中央亮纹处,可达95%以上.当然也可能落在其他亮纹处,还可能落在暗纹处,只不过落在暗处的概率很小而已,故只有C 、D 、E 正确.【答案】 CDE6.关于经典波的特征,下列说法正确的是( ) A.具有一定的频率,但没有固定的波长 B.具有一定的波长,但没有固定的频率 C.既具有一定的频率,也具有固定的波长 D.同时还具有周期性 E.在空间是弥散开来的【解析】根据经典波的定义和特点进行分析可以得到C、D、E正确.【答案】CDE7.在单缝衍射实验中,从微观粒子运动的不确定关系可知( )【导学号:67080020】A.不可能准确地知道单个粒子的运动情况B.缝越窄,粒子位置的不确定性越大C.缝越宽,粒子位置的不确定性越大D.缝越窄,粒子动量的不确定性越大E.缝越宽,粒子动量的不确定性越大【解析】由不确定性关系ΔxΔp x≥h4π知缝宽时,位置不确定性越大,则动量的不确定性越小,反之亦然,因此选项A、C、D正确.【答案】ACD8.1927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.如图231所示的是该实验装置的简化图,下列说法正确的是( )图231A.亮条纹是电子到达概率大的地方B.该实验说明物质波理论是正确的C.该实验再次说明光子具有波动性D.该实验说明实物粒子具有波动性E.该实验说明电子的运动可以用轨迹来描述【解析】亮条纹是电子到达概率大的地方,该实验说明物质波理论是正确的及实物粒子具有波动性,该实验不能说明光子具有波动性,选项C、E说法不正确.【答案】ABD9.对于微观粒子的运动,下列说法中不正确的是( )A.不受外力作用时光子就会做匀速运动B.光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动C.只要知道电子的初速度和所受外力,就可以确定其任意时刻的速度D.运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律E.微观粒子具有波动性【解析】光子不同于宏观力学的粒子,不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动,选项A、B错误;根据概率波、不确定关系可知,选项C错误.【答案】 ABC[能力提升]10.下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1MHz 的无线电波的波长,由表中数据可知 ( )A.B.无线电波通常情况下只表现出波动性 C.电子照射到金属晶体上能观察到波动性 D.只有可见光才有波动性 E.只有无线电波才有波动性【解析】 弹子球的波长很小,所以要检测弹子球的波动性几乎不可能,故选项A 正确.无线电波的波长很长,波动性明显,所以选项B 正确.电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大,能发生明显的衍射现象,所以选项C 正确.一切运动的物体都具有波动性,所以选项D 、E 错误.【答案】 ABC11.从衍射的规律可以知道,狭缝越窄,屏上中央亮条纹就越宽,由不确定性关系式Δx Δp x ≥h4π可知更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的________,但粒子________的不确定性却更大了【解析】 由Δx Δp x ≥h4π,狭缝变小了,即Δx 减小了,Δp 变大,即动量的不确定性变大.【答案】 位置 动量12.一辆摩托车以20 m/s 的速度向墙冲去,车身和人共重100 kg ,求车撞墙时的不确定范围.【解析】 根据不确定关系Δx Δp x ≥h4π得:Δx ≥h4πΔp x = 6.63×10-344×3.14×100×20m≈2.64×10-38m.【答案】 Δx ≥2.64×10-38m13.氦氖激光器所发红光波长为λ=6.238×10-7m ,谱线宽度Δλ=10-18m ,求当这种光子沿x 方向传播时,它的x 坐标的不确定量多大?【解析】 红光光子动量的不确定量为Δp x =hΔλ根据Δx Δp x ≥h4π得位置的不确定量为:Δx ≥h4πΔp x =Δλ4π=10-184×3.14 m≈7.96×10-20m.【答案】 大于或等于7.96×10-20m。
高中物理波和粒子光是波还是粒子学案沪科版
2.3 光是波还是粒子缝干涉实验. 一、光的波粒二象性1.光的本性(1)大量光子产生的效果显示出波动性,个别光子产生的效果往往显示出粒子性。
(2)光既有波动性,又具有粒子性,所以光具有波粒二象性。
2.光子的能量和动量光子的能量公式是E =hν,光子的动量公式是p =hλ.预习交流1光的波动性和粒子性与宏观世界的波和粒子相同吗?答案:不同。
在宏观世界里,波是波,粒子是粒子,波和粒子是相互独立的。
在微观世界里波和粒子是统一的,单个光子粒子性明显,大量光子波动性明显。
二、再探光的双缝干涉实验1.双缝干涉实验现象:曝光时间很短时,胶片上出现随机分布的光点;曝光时间较长时,胶片上出现干涉图样,曝光时间越长,图样越清晰。
2.光子出现在明条纹处的概率大于出现在暗条纹处的概率,用光子在空间出现的概率解释光的干涉图样,即认为光是一种概率波。
预习交流2水波、绳波等机械波是概率波吗?答案:不是。
机械波是机械振动在介质中传播,遵循着质点的振动规律和波动规律,任意时刻都有确定的位置、速度和轨道,所以机械波不是概率波.一、探究光的波粒二象性有记者曾经问诺贝尔物理学奖获得者布拉格教授:光是波还是粒子?布拉格幽默地答道:“星期一、三、五它是一个波,星期二、四、六它是一个粒子,星期天物理学家休息"。
如果你是布拉格,将怎样回答?答案:光既是波,也是粒子,它具有波粒二象性.关于光的波粒二象性,下列说法中正确的是().A.光的频率越高,衍射现象越容易看到B.光的频率越高,粒子性越显著C.大量光子产生的效果往往显示波动性D.光的波粒二象性否定了光的电磁说答案:BC解析:光具有波粒二象性,波粒二象性并不否定光的电磁说,只是说某些情况下粒子性明显,某些情况下波动性明显,故D错误.光的频率越高,波长越短,粒子性越明显,波动性越不明显,越不易看到其衍射现象,故B对,A错误。
大量光子的行为表现出波动性,个别光子的行为表现出粒子性,故C对。
高三物理教案《光的波粒二象性》
光的波粒二象性教学目标1.知识目标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)也解光是一种概率波.2.能力目标。
结合数学知识理解物理原理的综合迁移能力.3. 德育目标结合物理学史使学生了解到科学理论的建立过程,渗透科学研究方法的教育. 重点难点分析:光的一种概率波是重点;理解光子的波动规律是难点。
教学设计思路:引导学生认识概率的概念.光波和机械波在本质上完全不同.决定光子在空间不同位置出现概率的规律表现为波的规律,我们在这种意义上说光是一种波.在课本图22—3的实验中,光子在和感光胶片作用时的表现和通常的粒子一样,在通过狭缝时却和我们印象中的波一样,这点是很不容易接受的.但是,要说明,实验是检验真理的唯一标准,人的直接经验十分有限,在这种情况下我们就要设想一种模型,尽管以日常经验来衡量,这个模型的行为十分古怪,但是只要能与实验结果一致,它就能够在一定范围内正确代表所研究的对象.本节的阅读材料《康普顿效应》和上节的阅读材料《热辐射和普朗克的量子说》对于理解量子化、波粒二象性等概念都有帮助,指导学生认真阅读.教学媒体:课件教学过程:(一)引入新课光的本质是什么?有谁能够讲一讲你在这方面所了解到的内容?确实,对光的本质的认识,在物理学发展史上有着曲折的过程,而且有过激烈的争论.争论的焦点为——光到底是粒子还是波.而且都试图把光的本性归结到自己的观点之中,但事实未能使人们如愿.光的干涉、衍射雄辩地说明光是一种波,光电效应等现象又无可非议地说明光是粒子(当然这里的波已不再是惠更斯提出的在“以太”中传播的弹性脉动波,而这里的粒子也不再是牛顿微粒说中的弹性粒子,而是光子),最终人们不得不承认,光既有波动性又有粒子性,即光具有波粒二象性这样一个事实.(二)新课活动一、光是一种波,同时也是一种粒子,光具有波粒二象性.为了更好地说明光具有波粒二象性,让我们循着前人的足迹来回顾一下有关的实验.介绍实验: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。
2017_2018学年高中物理第2章波和粒子2.3光是波还是粒子学案沪科版选修3_5
2.3 光是波还是粒子[学习目标] 1.知道光的波粒二象性,理解其对立统一的关系.2.知道光是一种概率波,知道概率波的统计意义.3.会用光的波粒二象性分析有关问题.一、光的波粒二象性[导学探究] 人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验,比如:光的单缝衍射实验(图A)光的双孔干涉实验(图B)光电效应实验(图C)光的薄膜干涉实验(图D)康普顿效应实验等等.(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性?哪些体现了光的粒子性?(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾?答案(1)单缝衍射、双孔干涉、薄膜干涉体现了光的波动性.光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性.(2)不矛盾.大量光子在传播过程中显示出波动性,比如干涉和衍射.当光与物质发生作用时,显示出粒子性,如光电效应、康普顿效应.光具有波粒二象性.[知识梳理]1.人类对光的本性的研究2.光的波粒二象性(1)(2)光子的能量和动量①能量:E =h ν.②动量:p =h λ. (3)意义:能量E 和动量p 是描述物质的粒子性的重要物理量;波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量.因此E =h ν和p =hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系. [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.( √ )(2)光子数量越大,其粒子性越明显.( × )(3)光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子.( √ )(4)光在传播过程中,有的光是波,有的光是粒子.( × )二、再探光的双缝干涉实验[导学探究] 用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在屏上先后出现如图1甲、乙、丙所示的图像.图1(1)图像甲是曝光时间很短的情况,光点的分布有什么特点?说明了什么问题?(2)图像乙是曝光时间稍长情况,当光子数较多时落在哪些区域的概率较大?可用什么规律来确定?(3)图像丙是曝光时间足够长的情况,体现了光的什么性?怎样解释上述现象?答案(1)当曝光时间很短时,屏上的光点是随机分布的,具有不确定性,说明了光具有粒子性.(2)落在某些条形区域的概率较大,这种概率可用波动规律来确定.(3)光的波动性.少量光子呈现粒子性,大量光子呈现波动性,而且光是一种概率波.[知识梳理]光波是一种概率波:光的波动性不是光子之间的相互作用引起的,而是光子自身固有的性质,光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定,所以,光波是一种概率波.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)光子通过狭缝后运动的轨迹是确定的.( ×)(2)干涉条纹中,暗条纹是光子不能达到的地方.( ×)(3)单个光子的运动具有偶然性,但光波强的地方是光子到达几率大的地方.( √)一、光的波粒二象性的理解1.大量光子产生的效果显示出波动性;个别光子产生的效果显示出粒子性.2.光子和电子、质子等实物粒子一样,具有能量和动量.和其他物质相互作用时,粒子性起主导作用;在光的传播过程中,光子在空间各点出现的可能性的大小(概率),由波动性起主导作用,因此称光波为概率波.3.频率低、波长长的光,波动性特征显著,而频率高、波长短的光,粒子性特征显著.4.光子的能量与其对应的频率成正比,而频率是描述波动性特征的物理量,因此E=hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.例1(多选)对光的认识,以下说法中正确的是( )A.个别光子的行为表现出粒子性,大量光子的行为表现出波动性B.高频光是粒子,低频光是波C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了;光表现出粒子性时,就不再具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现得明显,在另外某种场合下,光的粒子性表现得明显答案AD解析个别光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性;光与物质相互作用,表现为粒子性,光的传播表现为波动性,光的波动性与粒子性都是光的本质属性,频率高的光粒子性强,频率低的光波动性强,光的粒子性表现明显时仍具有波动性,因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律,故正确选项为A、D.针对训练关于光的波粒二象性,下列理解正确的是( )A.光子静止时有粒子性,光子传播时有波动性B.光是一种宏观粒子,但它按波的方式传播C.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D.大量光子出现的时候表现为粒子性,个别光子出现的时候表现为波动性答案 C解析光子是不会静止的,大量光子的效果往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性,故A、D错误;光子不是宏观粒子,光在传播时有时看成粒子有时可看成波,故B 错误;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,故C正确.二、对概率波的理解1.单个粒子运动的偶然性:我们可以知道粒子落在某点的概率,但不能预言粒子落在什么位置,即粒子到达什么位置是随机的,是预先不能确定的.2.大量粒子运动的必然性:由波动规律我们可以准确地知道大量粒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、实物粒子,体现了粒子性的一面;同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配,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.例2(多选)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.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答案CD解析根据光波是概率波的概念,对于一个光子通过单缝落在何处,是不可确定的,但概率最大的是落在中央亮纹处,可达95%以上,当然也可落在其他亮纹处,还可能落在暗纹处,不过,落在暗纹处的概率很小,故C、D选项正确.1.下列有关光的波粒二象性的说法中,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;光的波长越短,其粒子性越显著D.大量光子的行为往往表现出粒子性答案 C解析一切光都具有波粒二象性,光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性,有些行为(如光电效应)表现出粒子性,A错误.虽然光子与电子都是微观粒子,都具有波粒二象性,但电子是实物粒子,有静止质量,光子不是实物粒子,没有静止质量,电子是以实物形式存在的物质,光子是以场形式存在的物质,所以B错误.光的波粒二象性的理论和实验表明,大量光子的行为表现出波动性,个别光子的行为表现出粒子性.光的波长越长,衍射性越好,即波动性越显著;光的波长越短,其粒子性越显著,故选项C正确,D错误.2.关于光的本性,下列说法中正确的是( )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.光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来答案 C解析光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述,不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波.光的粒子性是指光的能量是一份一份的,每一份是一个光子,不是牛顿微粒说中的经典微粒.某现象说明光具有波动性,是指波动理论能解释这一现象.某现象说明光具有粒子性,是指能用粒子说解释这个现象.要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系.C正确,A、B、D错误.一、选择题(1~5题为单选题,6~9题为多选题)1.下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是( )A.光的色散和光的干涉B.光的干涉和光的衍射C.泊松亮斑和光电效应D.光的反射和光电效应答案 C解析光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据,光电效应说明光具有粒子性,光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性,故选项C正确.2.在做双缝干涉实验时,发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处,则b处是( )A.亮纹B.暗纹C.既有可能是亮纹也有可能是暗纹D.以上各种情况均有可能答案 A解析由光子按波的概率分布的特点去判断,由于大部分光子都落在b点,故b处一定是亮纹,选项A正确.3.为了验证光的波粒二象性,在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片,并设法减弱光的强度,下列说法正确的是( )A.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝,如果时间足够长,底片上将出现双缝干涉图样B.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝,如果时间足够长,底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C.大量光子的运动规律显示出光的粒子性D.个别光子的运动显示出光的波动性答案 A解析单个光子运动具有不确定性,大量光子落点的概率分布遵循一定规律,显示出光的波动性.使光子一个一个地通过双缝,如果时间足够长,底片上会出现明显的干涉图样,A正确,B、C错误;由光的波粒二象性知,个别光子的运动显示出光的粒子性,D错误.4.下列实验中,能证实光具有粒子性的是( )A.光电效应实验B.光的双缝干涉实验C.光的圆孔衍射实验D.泊松亮斑实验答案 A解析光的双缝干涉、圆孔衍射、泊松亮斑实验都说明光具有波动性.5.人类对光的本性的认识经历了曲折的过程.下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是( )A.牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B.光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C.麦克斯韦预言了光是一种电磁波D.光具有波粒二象性答案 A解析牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒,爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量,显然A错;干涉、衍射是波的特性,光能发生干涉说明光具有波动性,B正确;麦克斯韦根据光的传播不需要介质,以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波,后来赫兹用实验证实了光的电磁说,C正确;光具有波动性与粒子性,称为光的波粒二象性,D正确.6.关于光的波动性与粒子性,以下说法正确的是( )A.爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说B.光电效应现象说明了光的粒子性C.光波不同于机械波,它是一种概率波D.光的波动性和粒子性是相互矛盾的,无法统一答案BC解析爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说,只是在一定条件下光是体现粒子性的,A错;光电效应说明光具有粒子性,说明光的能量是一份一份的,B对;光波在少量的情况下体现粒子性,大量的情况下体现波动性,所以C对;光的波动性和粒子性不是孤立的,而是有机的统一体,D错.7.下列说法中正确的是( )A.光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的波动说组成的B.光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁理论C.光子说并没有否定电磁说,在光子的能量E=hν中,ν表示波的特性,E表示粒子的特性D.光波不同于宏观观念中那种连续的波,它是表明大量光子运动规律的一种概率波答案CD解析光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性大小,可以用波动规律来描述,不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波.光的粒子性是指光的能量是一份一份的,一份是一个光子,不是牛顿微粒说中的经典微粒.光子说与电磁说不矛盾,它们是不同领域的不同表述.8.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上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答案AD9.光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹,衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应,这一现象说明( )A.光是电磁波B.光具有波动性C.光可以携带信息D.光具有波粒二象性答案BC解析光能发生衍射现象,说明光有波动性,B正确.衍射图样与障碍物的形状对应,说明了衍射图样中包含了障碍物的信息,C正确.光是电磁波,光也具有波粒二象性,但在这个现象中没有得到反映,A、D不正确.二、填空题10.下列列举的是人类对光的本性的认识:A.牛顿的微粒说和惠更斯的波动说B.光的干涉、衍射现象证明波动说是正确的C.光电效应现象的发现为爱因斯坦的光子说诞生奠定了基础D.光波的传播介质问题是麦克斯韦电磁说诞生的基础E.一切微观粒子都具有波粒二象性F.光具有波粒二象性G.微观世界波粒二象性的统一,使人们认识到光的波动性实际是光子运动规律的概率波请按人类的认识发展进程将字母按顺序排列起来:____________.答案ABDCFEG解析对光的本性的认识过程有五大学说.按其发展顺序为:牛顿支持的微粒说,惠更斯提出的波动说,麦克斯韦提出的电磁说,爱因斯坦在普朗克量子说的基础上提出了光子说,最后是现代物理学将两大对立学说加以综合的光的波粒二象性,所以顺序应为A、B、D、C、F、E、G.。
高中物理《光的波粒二象性》教案
高中物理《光的波粒二象性》教案一、教学目标1.知识与技能:o理解光的波粒二象性的概念,知道光既有波动性又有粒子性。
o掌握光的干涉和衍射现象,理解这些现象与光的波动性有关。
o掌握光电效应现象,理解光电效应与光的粒子性有关。
2.过程与方法:o通过实验和观察,让学生感受光的波粒二象性。
o引导学生通过逻辑推理和数学计算,深入理解和应用光的波粒二象性。
3.情感态度与价值观:o激发学生对光的波粒二象性的兴趣,培养学生的科学思维和探究精神。
o通过小组合作和讨论,培养学生的团队协作和沟通能力。
二、教学重点与难点1.教学重点:光的波粒二象性的理解和应用。
2.教学难点:光的波粒二象性的综合理解和实验观察。
三、教学准备1.实验器材:双缝干涉实验装置、光电效应实验装置、激光器等。
2.多媒体课件:包含光的波粒二象性的定义、实验演示、应用案例、例题解析等。
四、教学过程1.导入新课o通过回顾光的波动性和粒子性,引出光的波粒二象性的主题。
o提问学生:“光既是波动又是粒子,这是否矛盾?如何理解光的波粒二象性?”激发学生的好奇心和探究欲望。
2.新课内容讲解o光的波粒二象性的概念:解释光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有粒子性,这两种性质在不同的实验条件下表现出来。
o光的干涉和衍射现象:通过演示双缝干涉实验,让学生观察光的干涉现象,并解释这与光的波动性有关。
同时,介绍光的衍射现象,进一步说明光的波动性。
o光电效应现象:通过演示光电效应实验,让学生观察光电效应现象,并解释这与光的粒子性有关。
介绍爱因斯坦的光电效应方程,说明光的粒子性在光电效应中的应用。
3.实验探究o分组进行实验,让学生亲自操作双缝干涉实验和光电效应实验,观察并记录实验现象和数据。
o引导学生分析实验数据,讨论光的波粒二象性在实验中的表现,加深对光的波粒二象性的理解。
4.课堂练习与讨论o出示相关练习题,让学生运用光的波粒二象性解答有关问题,如解释光的干涉和衍射现象、计算光电效应方程等。
高中二年级物理教案波动理论与光的粒子特性案例
高中二年级物理教案波动理论与光的粒子特性案例【教案】主题:波动理论与光的粒子特性目标:1. 了解波动理论和光的粒子特性的基本概念和原理。
2. 掌握波动理论和光的粒子特性的应用。
3. 培养学生的实验观察和分析能力。
教学内容:1. 波动理论1.1 波动的基本概念1.2 波动的传播方式1.3 波长、频率和波速的关系1.4 声波和水波的特性2. 光的粒子特性2.1 光的波动性和粒子性的对立统一性2.2 光的光谱和波长2.3 光的折射、反射和散射现象2.4 光的粒子特性在光电效应中的应用教学过程:一、导入(10分钟)1. 提出问题:什么是波动?什么是光的粒子特性?2. 学生回答问题,激发学生兴趣。
二、波动理论的讲解(30分钟)1. 讲解波动的基本概念,例如:波动是一种能量传递方式。
2. 通过示例,说明波动的传播方式,如:机械波和电磁波的传播方式。
3. 解释波长、频率和波速的关系,并进行计算实例。
4. 介绍声波和水波的特性,并展示相关实验。
三、光的粒子特性的讲解(30分钟)1. 解释光的波动性和粒子性的对立统一性,例如:光既有波动性又具有粒子性。
2. 介绍光的光谱和不同波长的光所表现出的特性。
3. 解释光的折射、反射和散射现象,通过实验展示。
4. 说明光的粒子特性在光电效应中的应用,如:太阳能电池。
四、实验环节(40分钟)1. 学生分成小组,进行实验观察和分析。
2. 实验一:利用光的折射现象解释为什么铅笔在水中看起来断裂。
3. 实验二:通过光的散射现象观察大气中的尘埃颗粒。
五、讲解和总结(10分钟)1. 对学生进行实验结果的讲解和总结。
2. 引导学生思考波动理论和光的粒子特性在日常生活中的应用。
六、作业布置(5分钟)1. 要求学生回答几个与波动理论和光的粒子特性相关的问题。
2. 鼓励学生进行进一步的研究和探索。
教学评估:1. 学生的实验报告和作业2. 学生对波动理论和光的粒子特性的理解和应用能力拓展活动:1. 鼓励学生参与科学竞赛,展示他们的研究成果。
2017-2018学年同步备课套餐之物理沪科版选修3-5讲义:第2章波和粒子2.3
2. 3光是波仍是粒子[学习目标 ] 1.知道光的波粒二象性,理解其对峙一致的关系.2.知道光是一种概率波,知道概率波的统计意义.3.会用光的波粒二象性剖析相关问题.一、光的波粒二象性[导学研究 ]人类对光的天性的认识的过程中先后进行了一系列实验,比方:光的单缝衍射实验(图 A)光的双孔干预实验(图 B)光电效应实验(图 C)光的薄膜干预实验(图 D)康普顿效应实验等等.(1)在以上实验中哪些表现了光的颠簸性?哪些表现了光的粒子性?(2)光的颠簸性和光的粒子性能否矛盾?答案(1) 单缝衍射、双孔干预、薄膜干预表现了光的颠簸性.光电效应和康普顿效应表现了光的粒子性.(2)不矛盾.大批光子在流传过程中显示出颠簸性,比方干预和衍射.当光与物质发生作用时,显示出粒子性,如光电效应、康普顿效应.光拥有波粒二象性.[知识梳理 ]1.人类对光的天性的研究学说微粒说颠簸说电磁说光子说波粒二象性名称代表牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦人物实验依照光的直线流传、光的反射光的干预、衍射能在真空中流传,是横波,光速等于电磁波的速度光电效应、康普顿效应光既有颠簸现象,又有粒子特色内容重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构成的光是一种概率波,既有颠簸性,又有粒子性2.光的波粒二象性(1)(2)光子的能量和动量①能量: E=hν.h②动量: p= .λ(3)意义:能量 E 和动量 p 是描绘物质的粒子性的重要物理量;波长λ和频次ν是描绘物质的颠簸性的典型物理量.所以E=hν和 p=h揭露了光的粒子性和颠簸性之间的亲密关系.λ[即学即用 ]判断以下说法的正误.(1)光的干预、衍射、偏振现象说明光拥有颠簸性.(√)(2)光子数目越大,其粒子性越明显.(×)(3)光拥有粒子性,但光子又不一样于宏观观点的粒子.(√)(4)光在流传过程中,有的光是波,有的光是粒子.(×)二、再探光的双缝干预实验[导学研究 ]用极轻微的可见光做双缝干预实验,跟着时间的增添,在屏上先后出现如图 1 甲、乙、丙所示的图像.图 1(1)图像甲是曝光时间很短的状况,光点的散布有什么特色?说了然什么问题?(2)图像乙是曝光时间稍长状况,当光子数许多时落在哪些地区的概率较大?可用什么规律来确立?(3)图像丙是曝光时间足够长的状况,表现了光的什么性?如何解说上述现象?答案(1) 当曝光时间很短时,屏上的光点是随机散布的,拥有不确立性,说了然光拥有粒子性.(2)落在某些条形地区的概率较大,这类概率可用颠簸规律来确立.(3)光的颠簸性.少许光子表现粒子性,大批光子表现颠簸性,并且光是一种概率波.[知识梳理 ]光波是一种概率波:光的颠簸性不是光子之间的互相作用惹起的,而是光子自己固有的性质,光子在空间出现的概率能够经过颠簸的规律确立,所以,光波是一种概率波.[即学即用 ]判断以下说法的正误.(1)光子经过狭缝后运动的轨迹是确立的.(×)(2)干预条纹中,暗条纹是光子不可以达到的地方.(×)(3)单个光子的运动拥有有时性,但光波强的地方是光子抵达几率大的地方.(√)一、光的波粒二象性的理解1.大批光子产生的成效显示出颠簸性;个别光子产生的成效显示出粒子性.2.光子和电子、质子等实物粒子相同,拥有能量和动量.和其余物质互相作用时,粒子性起主导作用;在光的流传过程中,光子在空间各点出现的可能性的大小(概率 ),由颠簸性起主导作用,所以称光波为概率波.3.频次低、波长长的光,颠簸性特色明显,而频次高、波长短的光,粒子性特色明显.4.光子的能量与其对应的频次成正比,而频次是描绘颠簸性特色的物理量,所以E= hν揭示了光的粒子性和颠簸性之间的亲密联系.例 1 (多项选择 )对光的认识,以下说法中正确的选项是()A.个别光子的行为表现出粒子性,大批光子的行为表现出颠簸性B.高频光是粒子,低频光是波C.光表现出颠簸性时,就不拥有粒子性了;光表现出粒子性时,就不再拥有颠簸性了D.光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的颠簸性表现得明显,在此外某种场合下,光的粒子性表现得明显答案AD分析个别光子的行为表现为粒子性,大批光子的行为表现为颠簸性;光与物质互相作用,表现为粒子性,光的流传表现为颠簸性,光的颠簸性与粒子性都是光的实质属性,频次高的光粒子性强,频次低的光颠簸性强,光的粒子性表现明显时仍拥有颠簸性,因为大批粒子的个别行为表现出颠簸规律,故正确选项为A、D.针对训练对于光的波粒二象性,以下理解正确的选项是()A.光子静止时有粒子性,光子流传时有颠簸性B.光是一种宏观粒子,但它按波的方式流传C.光子在空间各点出现的可能性大小(概率 )能够用颠簸规律来描绘D.大批光子出现的时候表现为粒子性,个别光子出现的时候表现为颠簸性答案 C分析光子是不会静止的,大批光子的成效常常表现出颠簸性,个别光子的行为常常表现出粒子性,故 A 、D 错误;光子不是宏观粒子,光在流传时有时当作粒子有时可当作波,故 B 错误;光子在空间各点出现的可能性大小(概率 )能够用颠簸规律来描绘,故 C 正确.二、对概率波的理解1.单个粒子运动的有时性:我们能够知道粒子落在某点的概率,但不可以预知粒子落在什么位置,即粒子抵达什么地点是随机的,是早先不可以确立的.2.大批粒子运动的必定性:由颠簸规律我们能够正确地知道大批粒子运动时的统计规律,因此我们能够对宏观现象进行预知.3.概率波表现了波粒二象性的和睦一致:概率波的主体是光子、实物粒子,表现了粒子性的一面;同时粒子在某一地点出现的概率受颠簸规律支配,表现了颠簸性的一面,所以说概率波将颠簸性和粒子性一致在一同.例 2 (多项选择 )在单缝衍射实验中,中央亮纹的光霸占从单缝射入的整个光强的95%以上,假设此刻只让一个光子经过单缝,那么该光子()A.必定落在中央亮纹处B.必定落在亮纹处C.可能落在暗纹处D.落在中央亮纹处的可能性最大答案CD分析依据光波是概率波的观点,对于一个光子经过单缝落在哪处,是不行确立的,但概率最大的是落在中央亮纹处,可达95%以上,自然也可落在其余亮纹处,还可能落在暗纹处,可是,落在暗纹处的概率很小,故C、 D 选项正确.1.以下相关光的波粒二象性的说法中,正确的选项是()A.有的光是波,有的光是粒子B.光子与电子是相同的一种粒子C.光的波长越长,其颠簸性越明显;光的波长越短,其粒子性越明显D.大批光子的行为常常表现出粒子性答案 C分析全部光都拥有波粒二象性,光的有些行为(如干预、衍射 )表现出颠簸性,有些行为(如光电效应 )表现出粒子性, A 错误.固然光子与电子都是微观粒子,都拥有波粒二象性,但电子是实物粒子,有静止质量,光子不是实物粒子,没有静止质量,电子是以实物形式存在的物质,光子是以场形式存在的物质,所以 B 错误.光的波粒二象性的理论和实验表示,大批光子的行为表现出颠簸性,个别光子的行为表现出粒子性.光的波长越长,衍射性越好,即颠簸性越明显;光的波长越短,其粒子性越明显,应选项 C 正确, D 错误.2.对于光的天性,以下说法中正确的选项是( )A .对于光的天性,牛顿提出“微粒说”,惠更斯提出“颠簸说”,爱因斯坦提出“光子说”,它们都说了然光的天性B.光拥有波粒二象性是指:既能够把光当作宏观观点上的波,也能够当作微观观点上的粒子C.光的干预、衍射现象说明光拥有颠簸性,光电效应说明光拥有粒子性D.光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的颠簸说真实有机地一致同来答案 C分析光的颠簸性指大批光子在空间各点出现的可能性的大小能够用颠簸规律来描绘,不是惠更斯的颠簸说中宏观意义下的机械波.光的粒子性是指光的能量是一份一份的,每一份是一个光子,不是牛顿微粒说中的经典微粒.某现象说明光拥有颠簸性,是指颠簸理论能解说这一现象.某现象说明光拥有粒子性,是指能用粒子说解说这个现象.要划分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系. C 正确, A、B、D 错误.一、选择题 (1~ 5 题为单项选择题,6~ 9 题为多项选择题 )1.以下各组现象能说明光拥有波粒二象性的是()A .光的色散和光的干预B.光的干预和光的衍射C.泊松亮斑和光电效应D.光的反射和光电效应答案 C分析光的干预、衍射、泊松亮斑是光的颠簸性的凭证,光电效应说明光拥有粒子性,光的反射和色散不可以说明光拥有颠簸性或粒子性,应选项 C 正确.2.在做双缝干预实验时,发现100 个光子中有96 个经过双缝后打到了察看屏上的 b 处,则b 处是 ()A.亮纹B.暗纹C.既有可能是亮纹也有可能是暗纹D.以上各样状况均有可能答案 A分析由光子按波的概率散布的特色去判断,因为大多数光子都落在 b 点,故 b 处必定是亮纹,选项 A 正确.3.为了考证光的波粒二象性,在双缝干预实验中将光屏换成照相底片,并想法减弱光的强度,以下说法正确的选项是()A.使光子一个一个地经过双缝干预实验装置的狭缝,假如时间足够长,底片大将出现双缝干预图样B.使光子一个一个地经过双缝干预实验装置的狭缝,假如时间足够长,底片大将出现不太清楚的双缝干预图样C.大批光子的运动规律显示出光的粒子性D.个别光子的运动显示出光的颠簸性答案 A分析单个光子运动拥有不确立性,大批光子落点的概率散布按照必定规律,显示出光的波动性.使光子一个一个地经过双缝,假如时间足够长,底片上会出现明显的干预图样, A 正确, B 、 C 错误;由光的波粒二象性知,个别光子的运动显示出光的粒子性, D 错误.4.以下实验中,能证明光拥有粒子性的是()A .光电效应实验B.光的双缝干预实验C.光的圆孔衍射实验D.泊松亮斑实验答案 A分析光的双缝干预、圆孔衍射、泊松亮斑实验都说明光拥有颠簸性.5.人类对光的天性的认识经历了波折的过程.以下对于光的天性的陈说不切合科学规律或历史事实的是 ()A.牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”实质上是相同的B.光的双缝干预实验显示了光拥有颠簸性C.麦克斯韦预知了光是一种电磁波D.光拥有波粒二象性答案 A分析牛顿的“微粒说”以为光是一种物质微粒,爱因斯坦的“光子说”以为光是一份一份不连续的能量,明显 A 错;干预、衍射是波的特征,光能发生干预说明光拥有颠簸性, B 正确;麦克斯韦依据光的流传不需要介质,以及电磁波在真空中的流传速度与光速近似相等认为光是一种电磁波,以后赫兹用实考证明了光的电磁说, C 正确;光拥有颠簸性与粒子性,称为光的波粒二象性, D 正确.6.对于光的颠簸性与粒子性,以下说法正确的选项是()A.爱因斯坦的光子说否认了光的电磁说B.光电效应现象说了然光的粒子性C.光波不一样于机械波,它是一种概率波D.光的颠簸性和粒子性是互相矛盾的,没法一致答案BC分析爱因斯坦的光子说并无否认电磁说,不过在必定条件下光是表现粒子性的, A 错;光电效应说明光拥有粒子性,说明光的能量是一份一份的, B 对;光波在少许的状况下表现粒子性,大批的状况下表现颠簸性,所以 C 对;光的颠簸性和粒子性不是孤立的,而是有机的一致体, D 错.7.以下说法中正确的选项是()A.光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的颠簸说构成的B.光的波粒二象性完全颠覆了麦克斯韦的电磁理论C.光子说并无否认电磁说,在光子的能量E= hν中,ν表示波的特征, E 表示粒子的特征D.光波不一样于宏观观点中那种连续的波,它是表示大批光子运动规律的一种概率波答案CD分析光的颠簸性指大批光子在空间各点出现的可能性大小,能够用颠簸规律来描绘,不是惠更斯的颠簸说中宏观意义下的机械波.光的粒子性是指光的能量是一份一份的,一份是一个光子,不是牛顿微粒说中的经典微粒.光子说与电磁说不矛盾,它们是不一样领域的不一样表述.8.在考证光的波粒二象性的实验中,以下说法正确的选项是()A.使光子一个一个地经过单缝,假如时间足够长,底片上会出现衍射图样B.单个光子经过单缝后,底片上会出现完好的衍射图样C.光子经过单缝的运动路线像水波相同起伏D.单个光子经过单缝后打在底片上的状况表现出随机性,大批光子经过单缝后打在底片上的状况表现出规律性答案AD9.光经过各样不一样的阻碍物后会产生各样不一样的衍射条纹,衍射条纹的图样与阻碍物的形状相对应,这一现象说明()A .光是电磁波B.光拥有颠簸性C.光能够携带信息D.光拥有波粒二象性答案BC分析光能发生衍射现象,说明光有颠簸性, B 正确.衍射图样与阻碍物的形状对应,说明了衍射图样中包括了阻碍物的信息, C 正确.光是电磁波,光也拥有波粒二象性,但在这个现象中没有获得反应,A、D 不正确.二、填空题10.以下列举的是人类对光的天性的认识:A.牛顿的微粒说和惠更斯的颠簸说B.光的干预、衍射现象证明颠簸说是正确的C.光电效应现象的发现为爱因斯坦的光子说出生确立了基础D.光波的流传介责问题是麦克斯韦电磁说出生的基础E.全部微观粒子都拥有波粒二象性F.光拥有波粒二象性G.微观世界波粒二象性的一致,令人们认识到光的颠簸性实质是光子运动规律的概率波请按人类的认识发展进度将字母按次序摆列起来:____________.答案ABDCFEG分析对光的天性的认识过程有五大学说.按其发展次序为:牛顿支持的微粒说,惠更斯提出的颠簸说,麦克斯韦提出的电磁说,爱因斯坦在普朗克量子说的基础上提出了光子说,最后是现代物理学将两大对峙学说加以综合的光的波粒二象性,所以次序应为A、 B、 D、 C、F、 E、 G.。
2017_2018学年高中物理第二章波和粒子2.3光是波仍是粒子教案沪科版选修3_5
光是波仍是粒子一、教学目标一、知识与技术(1)使学生初步熟悉和明白得光的波粒二象性,(2)了解微粒说的大体观点及对光学现象的说明和所碰到的问题.(3)了解波动说的大体观点及对光学现象的说明和所碰到的问题二、进程与方式(1)并了解人类的熟悉进入微观世界的途径和方式(2)光学现象是与人类的生产和日常生活紧密相关的.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讨.3、态度、情感、价值观人类对光的本性的熟悉和研究经历了一个十分漫长的进程,这一进程也是辩证进展的进程.依照事实成立学说,进展学说,或是决定学说的取舍,发觉新的事实,再成立新的学说.人类确实是如此通过光的行为,通过度析和研究,慢慢熟悉光的本性的.培育学生对问题的分析明白得能力,分析微观粒子运动与宏观质点运动时需要把握的思想方式,尤其是不确信理论思想的成立。
二、教学重点与难点分析:这一章的内容,贯穿一条主线——人类对光的本性的熟悉的进展进程.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,内容丰硕,还能够对学生进行唯物辩证思想教育.本节就讲义内容,十分简单,学生学起来十分枯燥.讲义所提到的内容,都是结论性的,加入一些史料不仅可能而且必要.三、教学进程:例一、一、列别捷夫光压实验说明了什么?光不仅具有能量,而且还有动量,光是物质的一种形式光子的能量: E=hr=hc/λ光子的动量 P=hr/c=h/λ二、如何明白得波粒二象性中的波动性?微观粒子的运动与宏观质点不同,没有必然的轨迹。
咱们只能用它在某处显现的概率大小来描述其运动的不确信性。
这种不确信性越强其波动性就越强,咱们就说其“波长” 就越长。
因此光的波动性说明光是一种概率波。
第二,咱们从下面实验中取得明白得。
双缝干与实验,在像屏处放置照相底片,并设法减弱光流强度。
使光子一个一个地通过狭缝。
(1)曝光时刻不太长,底片上只显现一些无规那么散布的点子点子、表现出粒子性,点子散布的无规那么,说明光子没有必然的轨道(即不遵守牛顿动定律)(2)曝光时刻足够长(或强光短时刻曝光),底片上显现规那么的干与条纹。
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2.3 光是波还是粒子一、教学目标1、知识与技能(1)使学生初步认识和理解光的波粒二象性,(2)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.(3)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2、过程与方法(1)并了解人类的认识进入微观世界的途径和方法(2)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.3、态度、情感、价值观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.培养学生对问题的分析理解能力,分析微观粒子运动与宏观质点运动时需要掌握的思想方法,尤其是不确定理论思想的建立。
二、教学重点与难点分析: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.三、教学过程:例1、下列实验中,能证明光具有粒子性的是( )A.光电效应实验B.光的双缝干涉实验C.光的圆孔衍射实验D.α粒子散射实验1、列别捷夫光压实验说明了什么?光不仅具有能量,而且还有动量,光是物质的一种形式光子的能量: E=hr=hc/λ光子的动量 P=hr/c=h/λ2、如何理解波粒二象性中的波动性?微观粒子的运动与宏观质点不同,没有一定的轨迹。
我们只能用它在某处出现的几率大小来描述其运动的不确定性。
这种不确定性越强其波动性就越强,我们就说其“波长” 就越长。
所以光的波动性表明光是一种概率波。
其次,我们从下面实验中得到理解。
双缝干涉实验,在像屏处放置照相底片,并设法减弱光流强度。
使光子一个一个地通过狭缝。
(1)曝光时间不太长,底片上只出现一些无规则分布的点子点子、表现出粒子性,点子分布的无规则,表明光子没有一定的轨道(即不遵守牛顿动定律)(2)曝光时间足够长(或强光短时间曝光),底片上出现规则的干涉条纹。
大量光子表现出波动性,光波强度大的地方——光子到达机会多的地方——光子到达几率大的地方从这个意义上,我们可以把光的波动性看用是大量光子运动规律——一种几率波 结论:大量光子产生的效果往往显示波动性个别光子产生的效果往往显示粒子性从各种频率电磁波的探测来理解低频率光子容易显示波动性高频率光子容易显示粒子性总之:我们要理解各种频率的电磁波,就必须综合运用波动观点和粒子的观点,这是由于波动性与粒子性是光所具有的不可分割的属性,即波粒二象性。
从此我们已开始接触到微观世界具有的特殊规律。
3、如何从德布罗意公式理解:运动着的微观粒子都具有显著的波粒二象性?由于微观粒子的质量很小,所以波长相对宏观物体就大的多。
他们相对易发生衍射现象。
具有显著的波粒二相性。
E 、P 是粒子的特征而r 、λ是波的特征又如:光子说所阐述的光子的动量P=hr/c=E/c ;电磁说所阐述的辐射能具有的动量P=E/C两学说一致的,可见,对于宏观物体来说不可想象的波粒二象性,在微观领域里却是不可避免必须承认的现实,不过,我们不可把光当成宏观观念中的波(经典波)也不可把光当成宏观观念中的粒子(经典粒子)例题1:某电视机显像管中电子的运动速度为4.0×107m/s ;质量为10g 的子弹运动速度为200 m/s .分别计算它们的德布罗意波长.答案:根据公式计算得1.8×10-11m 和3.3×10-34m 4、哪些事例证实了德布罗意波的存在?分子射线、原子射线以及质子、中子、电子衍射现象的发现5、谁提出了微观领域的不确定关系?海森伯在1927年提出了微观领域的不确定关系。
1932年获诺贝尔奖6、在微观领域哪些物理量不能同时确定?请写出关系式。
不确定关系是微观领域的普遍规律;一切微观粒子的位置与动量不能同时确定、能量与时间不能同时确定。
7、历史上对光的本性的认识: (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.在解释光的反射和折射现象时,同样十分简便.当光射到两种介质的界面时,要发生反射和折射.在解释反射现象时,只要假设光的微粒在与介质作用时,其相互作用,使微粒的速度的竖直分量方向变化,但大小不变;水平分量的大小和方向均不发生变化(因为在这一方向上没有相互作用),就可以准确地得出光在反射时,反射角等于入射角这一与实验事实吻合的结论.说到折射,笛卡儿曾用类似的假设,成功地得出了入射角正弦与折射角正弦之比为一常数的结论.但当光从光疏介质射向光密介质时,发生的是近法线折射,即入射角大,折射角小.这时,必须假设光在光密介质的传播速度较光在光疏介质中的传播速度大才行.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.为此,牛顿提出了著名的“猝发理论”.他提出:“每一条光线在通过任何折射面时,便处于某种为时短暂的过渡性结构2/ ≥⋅∆x p x 2/ ≥∆⋅∆t E和状态之中.在光线的前进过程中,这种状态每隔相等的间隔(等时或等距)内就复发一次,并使光线在它每一次复发时,容易透过下一个折射面,而在它(相继)两次复发之间容易被这个面所反射”,“我将把任何一条光线返回到倾向于反射(的状态)称它为‘容易反射的猝发’,而把它返回到倾向于透射(的状态)称它为‘容易透射的猝发’,并且把每一次返回和下一次返回之间所经过的距离称它为‘猝发的间隔’”.如果说“猝发理论”还能解释反射和折射的话,那么,以微粒说解释两束光相遇后,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.(二)光的波动说关于光的本性,当时还存在另一种观点,即光的波动说.认为光是某种振动,以波的形式向四周围传播.其代表人物是荷兰物理学家惠更斯.他认为,光是由发光体的微小粒子的振动在弥漫于一切地方的“以太”介质中传播过程,而不是像微粒说所设想的像子弹和箭那样的运动.他指出:“假如注意到光线向各个方向以极高的速度传播,以及光线从不同的地点甚至是完全相反的地方发出时,光射线在传播中一条光线穿过另一条光线而相互毫不影响,就能完全明白这一点:当我们看到发光的物体时,决不可能是由于从它所发生的物质,像穿过空气的子弹和箭一样,通过物质迁移所引起的”.他把光比作在水面上投入石块时产生的同心圆状波纹.发光体中的每一个微粒把振动,通过“以太”这种介质向周围传播,发出一组组同心的球面波.波面上的每一点,又可以此点为中心,再向外传播子波.当然,这样的观点解释同时发生反射和折射,比微粒说的“猝发理论”方便得多,以水波为例,水波在传播时,反射与折射可以同时发生.一列水波在与另一列水波相遇时,可以毫无影响的相互通过.惠更斯用波动说还解释了光的反射和折射.但他在解释光自光疏介质射向光密介质的近法线折射时,需假设光在光密介质中的传播速度较小.现代光速的测定表明,波动说在解释折射时依据的假设是正确的:光在光密介质中传播时光速较小.但在17世纪时,光速的测量尚在起步阶段,谁是谁非,没有定论.当然,光的波动说在解释光的直进性和何以能在传播时,会在不透明物体后留下清晰的影子等问题也遇到困难.可见,光的微粒说和波动说在解释光学现象时,都各有成功的一面,但都不能完满地解释当时所了解的各种光学现象.在其后的100多年中,主要由于牛顿的崇高地位及声望,因而微粒说一直占主导地位,波动说发展很缓慢.人类对光本性的认识,还期待新的现象的发现.直到19世纪初,人们发现了光的干涉现象,进一步研究了光的衍射现象.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.(三)牛顿理论中的波动性思想作为一代物理学大师的牛顿,是提倡了微粒说,但他却并不排斥波动说.他根据他所做过的大量实验和缜密的思考,提出了不少卓越的、富有启发性的思想.在关于颜色的见解上,他提出“不同种类的光线,是否引起不同大小的振动,并按其大小而激起不同的颜色感觉,正像空气的振动按其大小而激起不同的声音感觉一样?而且是否特别是那些最易折射的光线激起最短的振动以造成深紫色的感觉,最不易折射的光线激起最长的振动,以造成深红色的感觉,而介于两者之间的各种光线激起各种中间大小的振动而造成中间颜色的感觉?”他同时还提出:“扔一块石头到平静的水面中,由此激起的水波将在石头落水的地方持续一段时间,并从这里以同心圆的形式在水面上向远处传播.空气用力撞击所激起的振动和颤动也将持续少许时间,并从撞击处以同心球的形式传播到远方,与此相似,当光线射到任何透明体的表面并在那里折射或反射时,是不是因此就要在反射或折射介质中入射点的地方,激起振动和颤动的波,而且这种振动总能在那里发生并从那里传播出去.”在解释光现象中,牛顿还多次提出了周期性的概念.而具有周期性,也是波动的一个重要特征.提出波动说的惠更斯却否认振动或波动的周期性.因此,对牛顿来说,在他的微粒说理论中包含有波动说的合理因素.究竟谁是谁非,牛顿认为“我只是对尚待发现的光和它对自然结构的那些效果开始作了一些分析,对它作了几点提示,而把这些提示留待那些好奇的人们进一步去用实验和观察来加以证明和改进.”牛顿的严谨,兼收并蓄的科学态度是值得我们学习的,恐怕这也是他成为物理学大师的原因之一.百度文库是百度发布的供网友在线分享文档的平台。
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