第十七章波粒二象性复习教案

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第十七章波粒二象性复习教案

第十七章波粒二象性复习教案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第十七章波粒二象性复习教案17.1 能量量子化知识与技能（1）了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。

（2）了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。

（3）了解能量子的概念。

教学重点：能量子的概念教学难点：黑体辐射的实验规律教学过程：1、黑体与黑体辐射（1）热辐射现象固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。

所辐射电磁波的特征与温度有关。

（2）黑体概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。

2、黑体辐射的实验规律黑体热辐射的强度与波长的关系：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

提出1：怎样解释黑体辐射的实验规律呢？在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。

德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。

结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。

（瑞利--e 实验结3、能量子：1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。

但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。

相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε， 1ε，2ε，3ε，... n ε，n 为正整数，称为量子数。

对于频率为ν的谐振子最小能量为：这个最小能量值，就叫做能量子。

课件展示：普朗克的能量子假说和黑体辐射公式17.2 光的粒子性知识与技能（1）通过实验了解光电效应的实验规律。

（2）知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。

波粒二象性(教案)

波粒二象性波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧光的波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎧光的粒子性⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧光电效应⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧现象：光现象――→转化电现象本质：电子――→吸收光子光电子规律⎩⎪⎨⎪⎧①极限频率②遏止电压③光电流强度结论⎩⎪⎨⎪⎧①光具有粒子性——光子②光具有波粒二象性能量量子假说光子说：光子能量ε＝hν光电效应方程：hν＝12m v 2max ＋W 0康普顿效应⎩⎪⎨⎪⎧光子的动量：p ＝h λ理论解释光的波动性⎩⎪⎨⎪⎧光的双缝干涉光波是概率波粒子的波粒二象性⎩⎪⎨⎪⎧德布罗意假说⎩⎪⎨⎪⎧内容：λ＝h p 实验验证：电子衍射物质波是概率波电子云不确定性关系：Δx Δp ≥h 4π 【知识点一】光电效应的规律和爱因斯坦光电效应方程1．光电效应的规律(1)极限频率ν0是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据。

若ν≤ν0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应。

(2)最大初动能E k ，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关。

(3)饱和光电流与光的强度有关，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数。

2．光电子的最大初动能光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功W 0的关系为光电效应方程，表达式为12m v 2max＝hν0－W 0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒定律。

【知识点二】光的波粒二象性、物质波(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为。

(2)在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同。

但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹。

可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象。

(3)在干涉条纹中，光强大的地方，光子到达的机会多，或者说光子出现的概率大。

第十七章波粒二象性全章教学案

第十七章波粒二象性全章教学案一、引言波粒二象性是描述微观粒子性质的基本原理之一。

通过学习波粒二象性的概念和相关实验，可以帮助学生形成对微观世界的完整认识。

本教学案将围绕波粒二象性展开，通过理论探讨和实验操作，帮助学生深入理解波粒二象性的概念和实质。

二、教学目标1.了解波粒二象性的概念和实质；2.掌握波动性和粒子性的基本特征；3.掌握双缝干涉和单缝衍射实验的原理和操作；4.能够分析和解释波动性和粒子性的实验现象。

三、教学内容1. 波粒二象性的概念和实质•波动性：通过实验发现微观粒子也表现出波动性，具有干涉和衍射的特征；•粒子性：微观粒子在测量时表现出局域性，具有位置和动量的确定性。

2. 波动性的实验2.1 双缝干涉实验•实验装置：使用光源、双缝纱片、屏幕等构建实验台；•实验操作：调整光源和缝间距离，观察干涉条纹的出现和变化；•实验结果：观察到明暗相间的干涉条纹，证明了微观粒子具有波动性。

2.2 单缝衍射实验•实验装置：使用光源、单缝纱片、屏幕等构建实验台；•实验操作：调整光源和缝宽，观察衍射图样的出现和变化；•实验结果：观察到衍射图样，证明了微观粒子具有波动性。

3. 粒子性的实验3.1 光电效应实验•实验装置：使用光源、光电管、电压源等构建实验台；•实验操作：调整光源强度和电压，观察光电流的变化；•实验结果：光电流的变化与光源强度成正比，证明了微观粒子具有粒子性。

3.2 康普顿散射实验•实验装置：使用射线源、散射器、探测器等构建实验台；•实验操作：调整射线源和散射角度，观察散射光的能量变化；•实验结果：散射光的能量变化与散射角度成正比，证明了微观粒子具有粒子性。

四、教学方法1.理论讲授：通过教师讲解，介绍波粒二象性的概念、实质和相关实验；2.实验操作：学生进行双缝干涉和单缝衍射实验，以及光电效应和康普顿散射实验；3.讨论交流：经验操作后，学生与教师进行讨论，分析实验现象，归纳。

五、教学评价1.实验报告：学生撰写实验报告，介绍实验目的、操作步骤和结果分析；2.口头评价：教师针对学生实验操作和理论掌握情况进行口头评价；3.同学互评：学生进行同学互评，评价对方的实验报告和理论掌握情况。

人教版高中物理选修3-5第十七章波粒二象性(自主学习学案)

第十七章波粒二象性第一、二节黑体辐射、光电效应课前自主学习（学案）一、请学生自主复习教材第十七章第一、二节P26-P36。

二、结合复习的内容思考如下问题：1．什么叫黑体（绝对黑体）？2．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与什么因素有关？3．什么是光电效应现象？光电效应现象的实验规律有哪些？4．如何解释光电效应的实验规律？三、自主解答几道题目1．关于黑体和热辐射，下列说法中正确的是（）A．黑体不辐射可见光B．一切物体都在向外辐射电磁波C．黑体不能反射可见光D．黑体在吸收电磁波的同时不向外辐射电磁波2．在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用的方法是（）A．增加光照时间B．增大入射光的波长C．增大入射光的强度D．增大入射光频率3．关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是（）A．金属电子的逸出功与人射光的频率成正比B．光电流与入射光的强度无关C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D．对于任何一种金属都存在一个截止频率，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效应4．下表给出了一些金属材料的逸出功。

材料铯钙镁铍钛逸出功(10－19J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种（）(普朗克常量h = 6.6×10－34J·S，光速c = 3.00×108m／s)A．2种 B ．3种C．4种D．5种参考答案：1.B 2.D 3.AD 4.A课堂主体参与（教案）【学习目标】1．了解黑体和黑体辐射，体会量子论的建立深化了人们对物体世界的认识2．知道光电效应，通过实验了解光电效应实验规律，了解爱因斯坦光子说，并能够用它来解释光电效应实验规律，知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并能利用它解决一些问题重点难点。

3．了解康普顿效应，知道康普顿效应说明光具有粒子性。

量子世界中的波粒二象性教案

量子世界中的波粒二象性教案一、教学目标1.了解量子力学中的波粒二象性理论及其实验现象；2.掌握波函数的基本概念，熟悉薛定谔方程的基本形式；3.理解量子态和测量原理，掌握量子态叠加、测量的统计解释；4.掌握了解量子比特，掌握量子逻辑门实现。

二、教学重点和难点1.波粒二象性理论的概念和实验现象；2.波函数和薛定谔方程的基本概念；3.量子态和测量原理的理解；4.量子比特和量子逻辑门实现的掌握。

三、教学内容1.波粒二象性理论及实验现象由于光和电子都具有粒子和波动性，因此产生了量子力学中的波粒二象性理论。

实验上测量可以在波动性展现出来的地方也可以在粒子性展现出来的地方进行测量，而且一个粒子即便是不透明的，也会对波动会产生干涉或衍射现象。

例如，双缝干涉实验（Young双缝实验）就是通过一个隔板，将一束光通过两个狭缝后，在屏幕上观察它的干涉图案。

实验的结果表明，光具有干涉的特性，这就表明了光有波动性。

类似的电子干涉实验也表明了电子也有波动性，而通过对电子进行单个粒子的观察，又可以得到电子的粒子性。

2.波函数和薛定谔方程在量子力学中，波函数用来描述量子粒子的运动状态。

波函数是随时间和空间而变化的复数函数，它可以解释实验中观察到的现象，如多普勒效应和角动量量子化。

薛定谔方程是用来描述波函数的演化和变化的方程，它可以用来解释电子的光谱线和化学键。

其中的薛定谔方程为：iℏ(∂ψ/∂t)=Hψ其中，i是一个虚数单位，ℏ为普朗克常量除以2π，H是哈密顿算子，ψ是波函数。

哈密顿算子是描述一个量子系统能量的算子，它是由位置算子和动量算子组成的。

3.量子态和测量原理量子态是一个量子体系的所有状态的集合。

具有类似于波粒二象性的想法，量子态也可以被理解为波函数的叠加。

测量原理（量子力学中的不确定性原理）指的是在同一时间内测量两个物理量的精确值是不可能的，因为这两个物理量之间的测量有不确定性。

例如，在量子比特的测量中，夹杂在粒子量子态中的位相信息是无法直接被测量的，只能通过测量概率分布的方式进行统计求解。

第十七章波粒二象性全章教学案

选修3－5 第十七章教学案(1)课题: 17.1 能量量子化主备人：教学目标：1、了解黑体和黑体辐射的实验规律。

2、体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

教学内容：一．黑体与黑体辐射1．热辐射：周围的一切物体都在辐射，这种辐射与物体的有关，所以叫做热辐射。

特性：2．绝对黑体（简称黑体）：某种物体能够吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是，简称。

一般材料的物体，辐射的电磁波除与有关，还与的种类及状况有关。

3．黑体辐射的实验规律黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关。

随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有。

另一方面，辐射强度的极大值向波长较的方向移动。

二．能量量子化1．普朗克能量量子化假说：(能量子概念)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能时，只能辐射和吸收某个最小能量值的。

即：能的辐射或者吸收只能是。

这个不可再分的最小值ε叫做。

2．能量子公式：ε=hγ，其中γ是电磁波的频率，h称为常量。

h= 。

3．能量的量子化：在微观世界中能量是的，或者说微观粒子的能量是的，这种现象叫能量的量子化。

4．量子化假说的实验证实5．普朗克能量量子化假说的意义例题分析：1．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（）A．温度B．材料C．表面状况 D．质量2.光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700nm.400nm、700nm电磁辐射的能量子ε的值是多少？3. 根据课本中的黑体辐射规律图(图17.1-2)可知（）A．随温度升高，各波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动随堂训练：1.以下宏观概念，哪些是“量子化”的？（）A．物体的长度 B．物体所受的重力C．物体的动能 D．人的个数3．某红光的波长为6.35 10-7m,求其能量子的值。

作业1学号姓名.1、关于热辐射，下列说法正确的是（）A.物体辐射红外线称为热辐射B.当物体温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强C.一切物体都在辐射电磁波D.借助电磁波传递能量的方式称为热辐射2、关于黑体辐射，下列说法正确的是（）A.非常黑的物体称为黑体B.黑色的物体只会吸收电磁波，不会向外辐射热量C.黑体对电磁波的吸收能力强，而反射和辐射电磁波的能力较弱D.黑体的温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动3、下列说法正确的是（）A.辐射是热传递的一种方式，物体温度越高，热辐射强度越大B.黑体的温度越高，辐射的电磁波波长越短，强度越大C.红色物体对红光反射能力较强D.辐射源的辐射强度与该物体的表面性质、材料、黑暗程度和温度有关4、下列有关普朗克的能量子假说的说法中，正确的是（）A.普朗克认为带电微粒辐射或吸收能量时，只能一份一份地辐射或吸收B.普朗克的能量子假说与黑体辐射的实验结果符合得非常好C.普朗克的能量子假说打破了电磁波能量只能连续传递的传统观念D.普朗克通过对黑体辐射的研究，深刻地认识到微观物质世界的量子化性质5、关于热辐射中能量子的能量，下列说法正确的是（）A. 能量子的能量跟它在真空中的波长成正比B. 能量子的能量跟它在真空中的波长成反比C. 能量子的能量跟物体的速度平方成正比D.以上说法都不正确6、试求Hz 6101⨯的无线电波和900nm 的紫外线的能量子的能量之比。

高三物理光的波粒二象性教案

高三物理光的波粒二象性教案【教学目标】1. 了解光的波粒二象性概念。

2. 掌握双缝衍射的实验方法及其原理。

3. 理解电子的波粒二象性，明确波粒二象性的普遍性。

【教学重难点】1. 光的波粒二象性的概念及实验方法。

2. 电子的波粒二象性的理解。

【教师准备】黑板、粉笔、双缝衍射实验装置、光源、光屏、电子枪、荧光屏、电子束调制器。

【教学过程】【导入环节】（5分钟）请学生想象一个实验场景：在一个实验室中，一束光照在双缝上，通过双缝衍射上的物体进行衍射。

请通过这个场景来描述光的波动性。

【教学原理】（10分钟）光是一种电磁波，具有波动性。

这是基于电磁场方程的预言，光波会在双缝上产生干涉，但在光屏上形成明暗相间的斑纹。

光波的特征是它们可以被反射、折射、干涉和衍射。

光具有波动性，可通过双缝衍射实验来证明它。

光子的波动性意味着它可以表现为峰和谷，这让光波可以在屏幕上形成干涉图案，而光子的粒子性意味着光子是单个的离散单位，每一个带有一定的能量。

光的粒子性，表现在黑体辐射、光电效应、康普顿散射等实验中，也被描述为光子，这通常与光量子化一起提出。

电子在具有一定的能量时，既可以表现为粒子，也可以表现为波动。

电子波的波长的计算与范德瓦耳斯半径有关。

【实验教学】（25分钟）教师现场演示双缝衍射实验，并让学生进行实践操作。

【教学拓展】（5分钟）通过这个实验，我们可以证明光的波动性，但是对于粒子性来说，今天我们将对电子的波粒二象性进行简单说明。

【小结】（5分钟）光既有波动性，又有粒子性，电子也是如此。

粒子也具有波特性，波也有粒子特性。

二象性体现的是物质的复杂性，是人们了解物质的一种重要手段。

【作业】1. 如何理解光的波粒二象性？2. 通过实验，证明了光的波动性，那么在生活中我们有什么例子可以证明光的粒子性呢？【板书设计】光的波粒二象性双缝衍射实验电子波粒二象性。

《光的波粒二象性》学历案

《光的波粒二象性》学历案一、学习目标1、理解光的波粒二象性的概念，包括光既具有波动性又具有粒子性。

2、了解光的波动性和粒子性的实验证据，如干涉、衍射和光电效应。

3、掌握光的波长、频率、能量与动量等物理量的关系。

4、能够运用光的波粒二象性解释一些常见的光学现象。

二、学习重难点1、重点（1）光的波粒二象性的概念及其实验证据。

（2）光的波长、频率、能量与动量的关系。

2、难点（1）对光的波粒二象性的深入理解和综合运用。

（2）理解光电效应中光的粒子性表现。

三、知识回顾在学习光的波粒二象性之前，我们先来回顾一下之前所学的关于光的一些知识。

光是一种电磁波，它在真空中以恒定的速度传播，速度约为 3×10^8 米/秒。

光具有波长和频率两个重要的参数，波长和频率之间的关系可以用公式 c ＝λν 表示，其中 c 是光速，λ 是波长，ν 是频率。

同时，我们也知道光可以发生反射、折射等现象。

那么，光仅仅是一种电磁波吗？它还有没有其他的性质呢？四、光的波动性光的波动性最明显的表现就是光的干涉和衍射现象。

干涉现象是指两列或多列光波在空间相遇时，在某些区域相互加强，在另一些区域相互减弱，形成稳定的强弱分布的现象。

最典型的干涉实验就是杨氏双缝干涉实验。

在这个实验中，一束光通过两个相距很近的狭缝，在屏幕上形成了明暗相间的条纹。

这表明光通过双缝后发生了干涉，就像水波通过两个狭缝会发生干涉一样，充分说明了光具有波动性。

衍射现象则是指光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，会偏离直线传播，在障碍物或小孔的后方形成光强分布不均匀的现象。

比如，当一束光通过一个很小的圆孔时，在屏幕上会出现一个亮斑，周围还有明暗相间的圆环，这就是光的衍射现象。

光的波动性还可以通过光的偏振现象来进一步证明。

偏振光是指光的振动方向在某个特定方向上具有优势的光。

通过一些特殊的材料，如偏振片，可以筛选出特定偏振方向的光，这也说明了光是一种横波，进一步支持了光的波动性。

高中物理第十七章波粒二象性学案新人教选修

第十七章波粒二象性[自学导案]一、自主学习：认真阅读课本28-33，思考并回答下列问题。

（一）能量子：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量ε的______倍，这个不可再分的最小能量值ε称为能量子。

能量子的表达式：ε=__________ （其中普朗克常量h=6.626 10-34J·S）（二）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的从表面逸出的现象，叫光电效应，发射出来的电子被称为__________。

（1）光电效应的规律：①存在着________电流，入射光越___ _，____ _电流越大，即单位时间内发射的光电子数目越。

②存在着________电压Uc和________频率νc。

光电子的能量只与入射光的有关，与入射光的无关。

③入射光频率截止频率时，不发生光电效应。

（2）逸出功：使电子脱离某种金属所做功的__________值，称做这种金属的逸出功W0。

（3）光子说：在空间传播的光不是__________，而是一份一份的，每一份称为__________，光子的能量E=__________（4）光电效应方程：_______ ___________光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光强度________。

只有当hν_____ W0时，才有光电子逸出。

ν0= W0/h就是光电效应的__________。

（三）光的波粒二象性：光既具有__________，又有__________。

（四）物质波：实物粒子也具有性，叫做物质波，又叫波。

波长= 。

[例题研究]例1：在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图1－2－6所示．则可判断出：（）A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能单色光例2：如图所示是做光电效应实验的装置简图。

高中物理《第十七章波粒二象性第三节粒子的波动性》优质课教案、教学设计

第十七章波粒二象性第三节粒子的波动性学习目标1.知道光具有波粒二象性,感受微观粒子运动的复杂性。

2.知道物质波的概念。

3.知道微观粒子的波动性。

领会对称性、类比性的研究方法，感悟科学的探究精神。

4.通过对物质波的实验验证内容的学习，感受实验研究这一重要的研究方法。

重点难点1.知道光具有波粒二象性。

2.物质波的理解。

一．基础自学(一)光的波粒二象性1、光的本性：光既具有性，又具有性，即光具有。

2、光子的能量和动量：光子能量ε=，光子动量：p=h/λ,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)粒子的波动性：德布罗意假说：实物粒子也具有性，。

任何一个的物体，都有一种波与它相对应，这种波叫做波，也称为德布罗意波。

物质波的波长和频率：λ=，ν=(三)物质波的实验验证：1927 年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了的实验，得到了电子的，证实了电子的波动性。

二.合作探究【探究一】光的波粒二象性理解：1、光的波动性2、光的粒子性例1 能说明光具有波粒二象性的实验是( )A．光的干涉和衍射B．光的干涉和光电效应C．光的衍射和康普顿效应D．光电效应和康普顿效应【探究二】物质波的实验验证1、物质波2、理解例2 关于物质波，下列认识中错误的是( )A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波B．X 射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象三、限时训练1、对光的认识，以下说法中正确的是( ) A．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B．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引起的C．光表现出波动性时,不具有粒子性,表现出粒子性时，就不具有波动性D．光的波粒二象性应理解为：在某种情境下光的波动性表现明显，在另外某种情境下，光的粒子性表现明显2、下列关于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，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性3、关于物质波，下列说法中正确的是( )A．速度相等的电子和质子，电子的波长大B．动能相等的电子和质子，电子的波长小C．动量相等的电子和中子，中子的波长小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4、人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。

波粒二象性教案2

波粒二象性教案21、教学目标（1）了解波粒二象性的基本概念和实验观测现象。

（2）理解波粒二象性的量子本质和物理意义。

（3）熟悉波粒二象性模型和数学表达。

（4）掌握波粒二象性的理论和实验应用。

2、教学内容（1）波粒二象性概念和实验观测现象（2）波粒二象性的量子本质和物理意义（3）波粒二象性的模型和数学表达（4）波粒二象性的实验应用和理论解释3、教学重点（1）理解波粒二象性的量子本质和物理意义。

（2）掌握波粒二象性的模型和数学表达。

（3）了解波粒二象性的实验应用和理论解释。

4、教学方法（1）讲授法（2）案例教学法（3）合作学习法（4）互动式探究法5、教学过程（1）引入引导学生了解波粒二象性的概念和历史发展。

（2）概念讲解解释波粒二象性的概念及其基本特征。

（3）实验观测现象介绍实验观测现象，包括双缝干涉、单缝衍射、光电效应等实验。

（4）总结量子本质和物理意义通过实验现象对波粒二象性的量子本质和物理意义进行总结。

（5）模型和数学表达介绍波粒二象性的模型和数学表达方法。

（6）实验应用和理论解释介绍波粒二象性在实验应用和理论解释中的具体应用。

（7）案例教学通过光电效应、量子纠缠、原子自旋等案例进行深入学习和讨论。

（8）合作学习进行合作式探究学习，探究存在与否的神秘的波粒二象性背后的真相。

（9）课堂表现教师进行课堂表现评价，鼓励和表扬教学优秀学生，并加强对其他学生的指导。

6、教学评估使用期中和期末考试、课堂练习、小组讨论和作业等方式进行考核和教学评估。

7、教学资源PPT、多媒体设备、实验设备、教学视频和案例等。

8、教学总结（1）波粒二象性是量子力学的基本原理，是现代物理学研究的重要课题之一。

（2）掌握波粒二象性的理论和实验应用，对于深入理解量子力学及其应用具有重要意义。

（3）在教学实践中，结合案例教学、合作式学习等多种教学方法，可以提高学生的主动性和创造性，促进知识的深入理解和应用。

高中物理第17章波粒二象性章末复习方案课件5高二选修35物理课件

考法三光电效应曲线 (ɡuānɡ diàn xiào yìng)
1．Ekν曲线．如图甲所示的是光电子最大初动能Ek随入射光频率(pínl νǜ) 的变化曲线．这里，横轴上的截距是金属的截
止频率或极限频率；纵轴上的截距，是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量．
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【变式1】激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射(fāshè)的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射(fāshè)功率为1.0×1010 W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11 s，波长为793.4 nm.问每个光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？(普朗克常量h＝ 6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
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吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频
率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压(diànyā)U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大 U，光电流会逐渐减小；
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解析由题意可知一个电子吸收多个光子仍然遵守
光电效应方程，设电子吸收了n个光子，则逸出的光电
子的最大初动能为Ek＝nhν－W0(n＝2,3,4，…)，逸出的
光电子在遏止电压下运动时应有Ek＝eU，由以上两式联
立得U＝

高三物理-光的波粒二象性教案

高三物理-光的波粒二象性教案一、教学目标1. 了解光的波粒二象性；2. 掌握德布罗意假设及其实验结果；3. 掌握双缝干涉实验及其结果；4. 深入理解光的实体和能量本质；5. 能够运用波粒二象性解决物理题。

二、教学内容与方法1. 光的波粒二象性：讲解法2. 双缝干涉实验：实验演示法3. 德布罗意假设及其实验结果：实验演示法4. 光的实体与能量本质：板书法5. 运用波粒二象性解决问题：讲解与练习的结合三、教学流程1. 光的波粒二象性首先，介绍“波粒二象性”的概念，即说光既有波动性，也有粒子性。

接着，讲解光的粒子性。

这里可以讲解光子、光的能量量子化等知识点。

2. 双缝干涉实验讲解双缝干涉实验的原理和操作步骤，让学生能够理解和感受到光的波动性和干涉现象。

同时演示这个实验，让学生直接观察到干涉条纹的形成。

3. 德布罗意假设及其实验结果讲解德布罗意假设及实验结果，让学生理解光的粒子性和波动性共存的事实，并了解中子、电子等粒子同样具有波粒二象性。

4. 光的实体与能量本质在讲解光的粒子性和波动性时，也可以引出物质的波粒二象性。

同时，讲解光的实体本质和能量本质，帮助学生更加深入地理解光的本质。

5. 运用波粒二象性解决问题在讲解完以上知识点后，进行练习和交流，帮助学生巩固和运用所掌握的知识，同时也可以引出一些相关的物理问题进行探讨。

四、教学反思在教学中，需要让学生知道光既有波动性，也有粒子性，而不是只强调其中一方。

另外，在讲解德布罗意假设实验结果时，需要注意语言上的简单表述，让学生能够收到更好的理解效果。

同时在教学过程中，通过实验演示、板书和练习的方式，让学生加深认识和理解，实现知识点的扎实掌握。

高中物理第十七章波粒二象性章末复习课学案新人教版选修35

第十七章波粒二象性章末复习课【知识体系】主题1 光电效应及光电效应方程1.有关光电效应的问题主要有两个方面，一是关于光电效应现象中有关规律的判断，二是应用光电效应方程进行简单的计算．处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各物理量之间的决定关系．2.光电效应的规律是：①截止频率ν0，是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据．若ν<ν0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应；②最大初动能E k，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关；③饱和光电流与光的强度有关，在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数．3.光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功W0的关系为光电效应方程，表达式为E k＝hν－W0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒．【典例1】关于光电效应的规律，下列说法不正确的是( )A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大B．当某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的强度越大产生的光电子数越多C．对某金属，入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功越大的金属产生的光电子的最大初动能也越大解析：由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可知，入射光频率ν越高，E k值越大，故A项正确；当某种色光照射金属表面能产生光电子，入射光强度越大，单位时间照射到金属单位面积上的光子数就越多，光子与光电子是一对一的关系，因而产生的光电子数越多，故B项正确；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属极限频率，所以入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应，故C项正确；不同金属W0不一样，由E k＝hν－W0知，同频率的光照射时，逸出功W0大的金属，光电子的最大初动能小，所以D项错误．答案：D针对训练1．(多选)由爱因斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法正确的是( )A．νc表示截止频率B．W0的绝对值等于逸出功C．直线的斜率表示普朗克常量h的大小D ．图线表明最大初动能与入射光频率成正比解析：由爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0可知，当E k ＝0时，νc ＝W 0h即为某金属的截止频率；当ν＝0时，E k ＝－W 0，可见W 0的绝对值就是该金属对应的逸出功；而该直线的斜率tan α＝ΔE k Δν＝h 即为普朗克常量．故选项A 、B 、C 正确．答案：ABC主题2 波粒二象性1．大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性．如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律．这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据．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．3．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此ε＝h ν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．4．对不同频率的光，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．5．光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性．6．处理光的波粒二象性的关键是正确理解其二象性，搞清光波是一种概率波．【典例2】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 ．光波与机械波是同种波C ．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的D ．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，仍表现出波的特性解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述．答案：D针对训练2．(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 ．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引起的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，光的粒子性表现明显解析：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，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，故正确选项有A 、B 、D.答案：ABD统揽考情本章内容定性要求的多，定量计算的少，高考一般重点是考查：①光子能量的理解；②光电效应现象及光电效应方程的理解；③光的波粒二象性以及物质波的理解，多以选择题形式出现．尽管高考试题的难度不大，但对知识的掌握必须做到系统化、条理化．真题例析(2016·全国Ⅰ卷)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C ．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E ．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A 正确．饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B 错．由E k ＝h ν－W ，可知C 正确．当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D 错．由eU ＝12mv 2＝h ν－W ，得eU ＝h ν－W ，可见遏止电压U 随ν的增大而增大，与入射光的光强无关，故E 正确．答案：ACE针对训练(2015·课标全国Ⅱ卷)(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子的干涉现象，说明电子是一种波，故D正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故E错误．答案：ACD1．(2017·全国卷Ⅲ)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E ka和E kb.h为普朗克常量.下列说法正确的是( )A．若νa>νb，则一定有U a＜U bB．若νa>νb，则一定有E ka＞E kbC．若U a＜U b，则一定有E ka＜E kbD．若νa>νb，则一定有hνa－E ka＞hνb－E kb解析：由爱因斯坦光电效应方程hν＝E km＋W0，由动能定理可得E km＝eU，故当νa＞νb 时，U a＞U b，E ka＞E kb，故A错误，B正确；若U a＜U b，则一定有E ka＜E kb，故C正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功W0＝hνa－E ka＝hνb－E kb，故D错误.答案：BC2．(2017·北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世界上首个最强的极紫外激光脉冲，大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。

新高中物理第十七章波粒二象性章末整合学案新人教

第十七章波粒二象性波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧能量的量子化⎩⎪⎨⎪⎧黑体与黑体辐射：电磁辐射不连续黑体辐射的实验规律：各种波长的辐射都与温度有关能量子⎩⎪⎨⎪⎧定义：每一份辐射的能量是一个能量子大小：ε＝hν，h ＝6.63×10－34J ·s SP （]光的粒子性⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧光电效应⎩⎪⎨⎪⎧概念：光照使金属发射电子的现象实验规律⎩⎪⎨⎪⎧任何金属都存在极限频率最大初动能与光频率是一次函数关系光电子数目正比于光强瞬时性爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W康普顿效应：X 射线对石墨晶体的散射，说明光具有动量光子说⎩⎪⎨⎪⎧光子：光辐射不连续，每一份光叫做一个光子光子的能量：ε＝hν光子的动量：p ＝hλ光具有波粒二象性⎩⎪⎨⎪⎧少量光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性高频光子粒子性显著，低频光子波动性显著光传播时表现出波动性，与微粒作用时表现出粒子性粒子的波动性⎩⎪⎨⎪⎧德布罗意提出粒子具有波动性：物质波或概率波电子的衍射现象证实了粒子的波动性概率波波长：λ＝hp粒子具有波粒二象性不确定性关系：Δx Δp ≥h4π一、量子论与光子说1．量子论：德国物理学家普朗克提出：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 ＝hν.2．光子说：爱因斯坦提出：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 ＝hν，其中h 为普朗克常量，h ＝6.63×10－34J ·s.例1 下列对光子的认识，正确的是( )A ．“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B ．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C ．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D ．光子的能量跟光的频率成正比答案 CD解析根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A 、B 选项错误，C 选项正确；由ε＝hν知，光子能量ε与其频率ν成正比，故D 选项正确．例2 已知：功率为100 W 的灯泡消耗的电能的5 %转化为所发出的可见光的能量，光速c ＝3.0×108m/s ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s ，假定所发出的可见光的波长都是560 nm ，计算灯泡每秒内发出的光子数．答案 1.4×1019个解析一波长为λ的光子能量为E ＝hcλ，设灯泡每秒内发出的光子数为n ，灯泡电功率为P ，则n ＝kP E ，式中k ＝5 %是灯泡的发光效率．联立两式得n ＝kP λhc，代入题给数据得n ＝1.4×1019(个)．二、光电效应的规律和光电效应方程 1．光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限(截止)频率，入射光频率必须大于极限频率才会产生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大． (3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比． (4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s. 2．爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0.W 0表示金属的逸出功，νc 表示金属的极限频率，则W 0＝hνc .例3 1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是( ) A ．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C ．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D ．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应答案AD解析根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率时才能发生光电效应，故A、D 正确；根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错．例4用波长为2.0×10－7 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)( )A．5.5×1014 Hz B．7.9×1014 HzC．9.8×1014 Hz D．1.2×1015 Hz答案 B解析由爱因斯坦光电效应方程得h cλ＝E k＋W0，而金属的逸出功W0＝hνc，由以上两式得，钨的极限频率为：νc＝cλ－E kh＝7.9×1014 Hz，B项正确．三、用图象表示光电效应的规律1．E kν图象图1根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，光电子的最大初动能E k是入射光频率ν的一次函数，图象如图1所示．其横轴截距为金属的极限频率νc，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量h.2．IU图象图2光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图象如图2所示，图中I m为饱和光电流，U c为遏止电压．利用12m e v 2m ＝eU c 可得光电子的最大初动能．例5 (1)研究光电效应的电路如图3所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )图3(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是 ________________________________________________________________________.答案 (1)C (2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)解析 (1)同一金属的逸出功一定，对于同一频率的光，由eU c ＝12mv 2m ＝hν－W 0知，遏止电压相等，遏止电压与光的强度无关；光越强，光电流越大，所以C 项正确．四、光的波粒二象性、物质波1．光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．2．电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．3．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，波长(物质波的波长)λ＝h p.物质波和光波一样，也属于概率波，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．例6 现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( ) A ．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多 B ．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C ．质量为10－3kg 、速度为10－2m/s 的小球，其德布罗意波长约为10－23m ，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D ．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同答案 BD解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A 不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B 正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C 不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D 正确．故选BD.。

波粒二象性教学设计

普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5）[人教版]第十七章波粒二象性新课标要求1．内容标准（1）了解微观世界中的量子化现象。

比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

（2）通过实验了解光电效应。

知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。

（3）了解康普顿效应。

（4）根据实验说明光的波粒二象性。

知道光是一种概率波。

（5）知道实物粒子具有波动性。

知道电子云。

初步了解不确定性关系。

（6）通过典型事例了解人类直接经验的局限性。

体会人类对世界的探究是不断深入的。

例1 通过电子衍射实验，初步了解微观粒子的波粒二象性，体会人类对于物质世界认识的不断深入。

2．活动建议阅读有关微观世界的科普读物，写出读书体会。

新课程学习17．2 科学的转折：光的粒子性★新课标要求（一）知识与技能1．通过实验了解光电效应的实验规律。

2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。

3．了解康普顿效应，了解光子的动量（二）过程与方法经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。

（三）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

教学重点★光电效应的实验规律教学难点★爱因斯坦光电效应方程以及意义教学方法★教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：★投影片，多媒体辅助教学设备课时安排★2 课时教学过程★（一）引入新课见课总结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体投影，提问：回顾前面的学习，）件。

学生回顾、思考，并回答。

教师倾听、点评。

世纪19光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。

年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。

然而，出人意料的是，正当人们以60又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现为光的波动理论似乎非常完美的时候，象。

对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。

第十七章 波粒二象性 复习教案