光的波粒二象性-高中物理课件
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《光的波粒二象性》课件
03
偏振应用
液晶显示、光学通信等。
03
光的粒子性
光子说
总结词
光子说是对光的粒子性的描述，它认为光是由粒子或光子组成。
详细描述
光子说是由爱因斯坦提出的，他认为光是由粒子或光子组成，这些光子以波动 的形式传播，并具有能量和动量。这一理论解释了光的反射、折射和干涉等现 象。
光电效应
总结词
光电效应是指光照射在物质表面时，物质吸收光能并释放出电子的现象。
光的波粒二象性
光的波粒二象性定义
光子能量与频率的关系
光既具有粒子性又具有波动性，即光 是一种波粒二象性的物理量。
光子的能量与其频率成正比，频率越 高，能量越大。这一关系是爱因斯坦 在解释光电效应时提出的。
双缝干涉实验
通过双缝干涉实验可以证明光具有波 动性，当光通过两个小缝隙时，会在 屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
详细描述
双缝干涉实验中，单色光通过两个相距较近的小缝隙后，会在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹，这是 波动性光特有的现象。
单缝衍射实验
总结词
进一步证明光具有波动性。
详细描述
单缝衍射实验中，单色光通过狭 窄缝隙后，会在屏幕上形成衍射 图样，表现为明暗相间的条纹， 这是波动性光特有的现象。
光电效应实验
总结词
光学望远镜在天文观测、宇宙探索等 领域发挥着重要作用，为人类认识宇 宙提供了重要信息。
全息摄影技术
全息摄影技术利用光的干涉和衍射现象，能够记录物体的三维信息并实现立体再 现。
全息摄影技术在展示、广告、教育等领域有广泛应用，为人们提供了更加真实和 生动的视觉体验。
05
实验验证
双缝干涉实验
总结词
直接证明光具有波动性。
光的波粒二象性ppt课件
A.1.9 eV C.2.5 eV B.0.6 eV D.3.1 eV
8
解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有 光电子能够到达阳极，也就是光电子的最 大初动能刚好为0.6 eV. 由Ek=hν－W0可知W0=1.9 eV.选A. 答案：A.
9
【例2】下列关于光具有波粒二象性的叙 述中正确的是（ ） A.光的波动性与机械波，光的粒子性与 质点都是等同的 B.大量光子的效果往往显示出波动性， 个别光子产生的效果往往显示出粒子性 C.光有波动性又有粒子性，是互相矛盾 解析：光的波动性与机械波，光的 的，是不能统一的 粒子性与质点有本质的区别， A选 D.光的频率越高，波动性越显著
2
2.逸出功 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫 做这种金属的逸出功，用W0表示. 3.爱因斯坦的光电效应方程 （1）光子：光本身就是由一个个不可分割 的能量子组成的，频率为ν的光的能量子 为hν，h为普朗克常量，这些能量子被称 为光子. （2）光电效应方程： Ek= hν－W0.其中Ek W 为光电子的 h 最大初动能， .W0表示金属的 逸出功.
6
解析：爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－ W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光 电子克服金属中正电荷引力做的功，因 此是所有逸出的光电子中克服引力做功 的最小值.对应的光电子的初动能是所有 光电子中最大的.其它光电子的初动能都 小于这个值.若入射光的频率恰好是极限 频率，即刚好能有光电子逸出，可理解 为逸出的光电子的初动能是0，因此有
h 1 mv 、λ= 2 p
2
、p=mv 可得 λ=
2em U ， h
可知波长与
m 成正比.故电子的波长短，波动性弱，电子显微镜的分辨
本领强，选 A. 答案：A.
D.两种显微镜分辨本领不便比较
8
解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有 光电子能够到达阳极，也就是光电子的最 大初动能刚好为0.6 eV. 由Ek=hν－W0可知W0=1.9 eV.选A. 答案：A.
9
【例2】下列关于光具有波粒二象性的叙 述中正确的是（ ） A.光的波动性与机械波，光的粒子性与 质点都是等同的 B.大量光子的效果往往显示出波动性， 个别光子产生的效果往往显示出粒子性 C.光有波动性又有粒子性，是互相矛盾 解析：光的波动性与机械波，光的 的，是不能统一的 粒子性与质点有本质的区别， A选 D.光的频率越高，波动性越显著
2
2.逸出功 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫 做这种金属的逸出功，用W0表示. 3.爱因斯坦的光电效应方程 （1）光子：光本身就是由一个个不可分割 的能量子组成的，频率为ν的光的能量子 为hν，h为普朗克常量，这些能量子被称 为光子. （2）光电效应方程： Ek= hν－W0.其中Ek W 为光电子的 h 最大初动能， .W0表示金属的 逸出功.
6
解析：爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－ W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光 电子克服金属中正电荷引力做的功，因 此是所有逸出的光电子中克服引力做功 的最小值.对应的光电子的初动能是所有 光电子中最大的.其它光电子的初动能都 小于这个值.若入射光的频率恰好是极限 频率，即刚好能有光电子逸出，可理解 为逸出的光电子的初动能是0，因此有
h 1 mv 、λ= 2 p
2
、p=mv 可得 λ=
2em U ， h
可知波长与
m 成正比.故电子的波长短，波动性弱，电子显微镜的分辨
本领强，选 A. 答案：A.
D.两种显微镜分辨本领不便比较
光的波粒二象性ppt课件
钢针的衍射
圆孔衍射
编辑版pppt
圆屏衍射
25
疑难辨析1：单缝衍射图样与双缝干涉图样的区别
（1）条纹宽度有别：
双缝干涉条纹是等宽的，条纹间的距离是相等 的，而单缝衍射中央亮纹最宽，两侧亮纹是等宽的。
（2）光强分布不同
双缝干涉条纹如果不考虑距离的远近造成传播
上的损失，每条亮纹的光强分布是相同的，而单缝
编辑版pppt
水波、声波都会发 生衍射现象，它们 发生衍射的现象特 征是什么？
16
知识回顾：波的衍射
①波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做 波的衍射。
②只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相 差不多，或者比波长更小时，才能观察到明 显的衍射现象。
③一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
编辑版pppt
光的波粒二象性
编辑版pppt
1
光到底是什么？……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
波动说
这里的光子完编全辑不版p同ppt 于牛顿所说的“微粒” 2
编辑版pppt
8
光的干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）
在实验室里成功的观察到了光的干涉．
一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
1、装置特点：
（1）双缝很近 0.1mm，
单缝 双缝
屏幕
（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等，
2、①要用单色光
②单孔的作用：是获得点光源 ③双孔的作用：相当于两个振
高中物理 光的波粒二象性、光电效应-课件
逸出功
光子能量
h
Wo
1 2
mvc2
Ek h W0
最大初动能
Ek h W0
条件
= W 为截止频率，小于截止频率则不能发生光电效应。
h
最大初动能
1 2
mvc2
h
W0，可见频率越大，最大初动能越大。
单位时间逸 增加光强，单位时间内入射的光子数增加 出电子个数 吸收光子的电子数增加，逸出电子数增加
【例2】下表给出了一些金属材料的逸出功．现用波长为400nm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＝3.0×108m/s） A
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出（10﹣19J 3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
）
E
h
D．单色光1和单色光2的频率之差为 Ek1-Ek2
h
eUc
1 2
mvc2
h
W0
Uc
h
e
W0 e
录制单】如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关 系的图象，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大 初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是（ D ） A．Ek1>Ek2
B．单色光1的频率比单色光2的频率高
C．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大
用弧光灯照射擦得很亮的锌板， (注意用导线与不带电的验电器相 连），使验电器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸摩擦过的玻 璃棒去靠近锌板，则验电器的指 针张角会变大。
光子能量
h
Wo
1 2
mvc2
Ek h W0
最大初动能
Ek h W0
条件
= W 为截止频率，小于截止频率则不能发生光电效应。
h
最大初动能
1 2
mvc2
h
W0，可见频率越大，最大初动能越大。
单位时间逸 增加光强，单位时间内入射的光子数增加 出电子个数 吸收光子的电子数增加，逸出电子数增加
【例2】下表给出了一些金属材料的逸出功．现用波长为400nm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＝3.0×108m/s） A
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出（10﹣19J 3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
）
E
h
D．单色光1和单色光2的频率之差为 Ek1-Ek2
h
eUc
1 2
mvc2
h
W0
Uc
h
e
W0 e
录制单】如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关 系的图象，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大 初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是（ D ） A．Ek1>Ek2
B．单色光1的频率比单色光2的频率高
C．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大
用弧光灯照射擦得很亮的锌板， (注意用导线与不带电的验电器相 连），使验电器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸摩擦过的玻 璃棒去靠近锌板，则验电器的指 针张角会变大。
光的波粒二象性-课件
C.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因 此更容易发生明显衍射
D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因 此更容易发生明显衍射
解析：为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的. 因为可见光的波长数量级是 ，远大于纳米，会发生明显 的衍射现象，因此不能精确聚焦.如果用很高的电压使电子加 速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的 影响就小多了.因此本题应选A. 答案：A.
4.康普顿效应 在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比 入射波的波长略大.康普顿认为这是因为光子不仅有能量， 也具有动量.实验结果证明这个设想是正确的.因此康普顿 效应也证明了光具有粒子性.
5.光的波粒二象性 光的干涉和衍射现象证明了光的波动性的一面.光电效应表 明光具有能量，康普顿效应表明光具有动量.此二效应揭 示了光的粒子性的一面，由此可知光具有波粒二象性.
4π
典例研析
类型一.光电效应现象 【例1】 对爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－W0，下面的理
解正确的有（ ）
A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中 逸出的所有光电子都会具有同样的初动能Ek
B.式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金 属中正电荷引力所做的功
C.逸出功W0和极限频率νc之间应满足关系式W0=hνc D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
= sin r ，
sin r
n
sin
hc
B选项是错的.光子的能量E=hν= ，所以C选项是错的，
D选项是正确的.本题正确答案为D.
4.科学研究表明：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规 律.从科学实践的角度来看，迄今为止，人们还没有发现 这些守恒定律有任何例外.相反，每当在实验中观察到似
D.电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因 此更容易发生明显衍射
解析：为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的. 因为可见光的波长数量级是 ，远大于纳米，会发生明显 的衍射现象，因此不能精确聚焦.如果用很高的电压使电子加 速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的 影响就小多了.因此本题应选A. 答案：A.
4.康普顿效应 在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比 入射波的波长略大.康普顿认为这是因为光子不仅有能量， 也具有动量.实验结果证明这个设想是正确的.因此康普顿 效应也证明了光具有粒子性.
5.光的波粒二象性 光的干涉和衍射现象证明了光的波动性的一面.光电效应表 明光具有能量，康普顿效应表明光具有动量.此二效应揭 示了光的粒子性的一面，由此可知光具有波粒二象性.
4π
典例研析
类型一.光电效应现象 【例1】 对爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－W0，下面的理
解正确的有（ ）
A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中 逸出的所有光电子都会具有同样的初动能Ek
B.式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金 属中正电荷引力所做的功
C.逸出功W0和极限频率νc之间应满足关系式W0=hνc D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
= sin r ，
sin r
n
sin
hc
B选项是错的.光子的能量E=hν= ，所以C选项是错的，
D选项是正确的.本题正确答案为D.
4.科学研究表明：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规 律.从科学实践的角度来看，迄今为止，人们还没有发现 这些守恒定律有任何例外.相反，每当在实验中观察到似
高中物理人教版《波粒二象性》ppt课件
精品课件
5
对光学的研究
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了两大对立学说
牛顿 微粒说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
19世纪初证明了 波动说的正确性
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
精品课件
惠更斯 波动说
6
能量量子化；物理学的新纪元
精品课件
28
3.爱因斯坦的光量子假设
1.内容
光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现，而且在空 间传播时也是如此。也就是说，频率为 的光是由大量能量为 =h 光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。
2.爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在
A K
电流计
电源
精品课件
34
第2课时 康普顿效应
精品课件
35
1.光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变, 这种现象叫做光的散射
2.康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现 散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线 波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入 射线波长 和散射物质都无关。
2.光电效应的实验规律
阳
1. 光电效应实验
极
光线经石英窗照在阴极上，便 有电子逸出----光电子。
A
W 石英窗
K
阴
极
G
光电子在电场作用下形成光电流。
V
精品课件
22
遏止电压
阳A
极
将换向开关反接，电场反向，
教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第6章 波粒二象性 3.波粒二象性
我们都认为,只是人和景物发出或者反射的光波经过照相机镜头聚焦在底
片上形成的,实际上照片上的图像也是光子撞击底片,使上面的感光材料发
生化学反应形成的,请你根据自己对光的理解,说明照相的原理。
提示:光是一种概率波,在照片的有些地方光子出现的概率大,有些地方光
子出现的概率小,在曝光量很小的情况下,在照片上出现的是一些随机分布
如只有利用金属晶格中的狭缝才能观察到电子的衍射图样。
【例题2】 如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动,
则它们的德布罗意波长分别是多少?(中子的质量为1.67×10-27 kg)
答案:4.0×10-10 m
6.63×10-35 m
解析:中子的动量为 p1=m1v
子弹的动量为 p2=m2v
除了“能量连续变化”的传统观念,故C错误;光的波粒二象性是光的内在属
性,即使是单个光子也有波动性,跟光子的数量和光子之间是否有相互作用
无关,故D错误。
3.(物质波)以下关于物质波的说法正确的是(
)
A.实物粒子与光子都具有波粒二象性,故实物粒子与光子是本质相同的物
体
B.一切运动着的物体都与一个对应的波相联系
可能性大小可用波动规律
光的
干涉和衍射 来描述。
波动性
(2)足够能量的光在传播时,
表现出波的性质
(1)当光同物质发生作用时,
这种作用是“一份一份”进
光的
光电效应、
行的,表现出粒子的性质。
粒子性 康普顿效应
(2)少量或个别光子容易显
示出光的粒子性
说明
(1)光的波动性是光子本
身的一种属性,不是光子
之间相互作用产生的。
种场合下,光的粒子性表现明显
片上形成的,实际上照片上的图像也是光子撞击底片,使上面的感光材料发
生化学反应形成的,请你根据自己对光的理解,说明照相的原理。
提示:光是一种概率波,在照片的有些地方光子出现的概率大,有些地方光
子出现的概率小,在曝光量很小的情况下,在照片上出现的是一些随机分布
如只有利用金属晶格中的狭缝才能观察到电子的衍射图样。
【例题2】 如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动,
则它们的德布罗意波长分别是多少?(中子的质量为1.67×10-27 kg)
答案:4.0×10-10 m
6.63×10-35 m
解析:中子的动量为 p1=m1v
子弹的动量为 p2=m2v
除了“能量连续变化”的传统观念,故C错误;光的波粒二象性是光的内在属
性,即使是单个光子也有波动性,跟光子的数量和光子之间是否有相互作用
无关,故D错误。
3.(物质波)以下关于物质波的说法正确的是(
)
A.实物粒子与光子都具有波粒二象性,故实物粒子与光子是本质相同的物
体
B.一切运动着的物体都与一个对应的波相联系
可能性大小可用波动规律
光的
干涉和衍射 来描述。
波动性
(2)足够能量的光在传播时,
表现出波的性质
(1)当光同物质发生作用时,
这种作用是“一份一份”进
光的
光电效应、
行的,表现出粒子的性质。
粒子性 康普顿效应
(2)少量或个别光子容易显
示出光的粒子性
说明
(1)光的波动性是光子本
身的一种属性,不是光子
之间相互作用产生的。
种场合下,光的粒子性表现明显
高中物理 第四章 波粒二象性 3 光的波粒二象性课件 教科选修35教科高中选修35物理课件
12/9/2021
第三十五页，共四十七页。
解析：光的波粒二象性是指光波同时具有波和粒子的双重性 质，但有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项 A 正确；在 光的波粒二象性中，频率越大的光，光子的能量越大，粒子性越 显著，频率越小的光其波动性越显著，选项 B 正确，C 错误；光 既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个 别光子粒子性比较明显，选项 D 正确．
12/9/2021
第二十六页，共四十七页。
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．
12/9/2021
第二十七页，共四十七页。
【例 3】 (多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干 涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子 只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太 长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长， 底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识， 其中正确的是( BCD )
12/9/2021
第三十三页，共四十七页。
12/9/2021
第三十四页，共四十七页。
1．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是( C ) A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性 B．光波频率越高，粒子性越明显 C．能量较大的光子其波动性越显著 D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性
2．对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
子产生的效果显示出
粒子
性．
性；个别光
(2)光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动
《光的波粒二象性》课件
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
光的衍射：指光波在传播过程中遇 到障碍物时，光波发生弯曲绕过障 碍物的现象，形成衍射条纹。
联系：干涉和衍射都是光波的波动 性的表现，两者在某些情况下是难 以区分的。
光的偏振
偏振光的概念
光的偏振：光在传播 过程中，其电矢量在 垂直于传播方向的平 面内做有规律的振动
光的波粒二象性
汇报人：
目录
添加目录标题
01
光的干涉与衍射
04
光的本质
光的偏振
02
05
光的波粒二象性
光的量子性
03
06
添加章节标题
光的本质
光的定义
光是一种电磁 波，具有波粒
二象性
光的波长范围 很广，从无线 电波到伽马射
线
光的传播速度 是每秒约30万
公里
光的能量与频 率成正比，与
波长成反比
光的传播方式
量子计算：利用光的波粒二象性进 行量子计算
光的干涉与衍射
光的干涉现象
光的干涉：当两束光相遇时，会发生干涉现象，形成明暗相间的条纹
干涉条纹：干涉条纹的间距、亮度和形状与光的波长、频率和相位有关
干涉原理：光的干涉是由于光的波动性引起的，当两束光相遇时，它们的波峰和波谷相互叠加，形 成干涉条纹
量子光学的研究意义和价值
量子光学是研究光的量子性质及其应用的学科，具有重要的科学意义。 量子光学的研究成果可以应用于量子通信、量子计算等领域，具有重要的应用价值。 量子光学的研究可以推动量子技术的发展，为未来的科技进步提供新的动力。 量子光学的研究可以加深我们对光的本质和宇宙的认识，具有重要的哲学意义。
感谢您的观看
汇报人：Biblioteka 偏振光与干涉、衍射的关系干涉：两束偏振光相遇时，振 动方向相同的部分叠加，振动 方向相反的部分抵消
光的波粒二象性(PPT课件)
1 光波、光线与光子
§1.5 光的波粒二象性
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
主要内容
1. 光波与光子的对立统一 2. 德布罗意方程 3. 对光的本性的再认识
1 光波、光线与光子 1.5.1 光波与光子的对立统一
1.5 光的波粒二象性
对光的本性的认识： 光波与光子之个性：
波动说——光是一种波长极短的电磁波动 粒子说——光是一种作高速运动的光子流
作为波动，光具有频率v 和波长
作为粒子，光又具有能量E和动量p
光波与光子的共性： 具有速度v和能量E
波动性与粒子性的联系：
(1.5-1)
(1.5-2)
波动性与粒子性之间联系的纽带：普朗克常数h
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
1.5.1 光波与光子的对立统一
说明：
按照相对论质能关系，如果认为光也具有质量（设为mp）的话，那么 可以将光子在真空中的能量和动量分别表示为
1.5 光的波粒二象性
1.5.2 德布罗意方程
说明
① 电子衍射现象从实验上证实了德布罗意关于实物粒子具有波动性的假 设。以此为原理发明的电子显微镜使得人类对微观世界的观察分辨 能力提高了几个数量级。
② 物质波概念的提出，最终导致量子力学的诞生。按照量子力学观点， 任何物质粒子都同时具有波粒二象性。只是在宏观领域，实物粒子 的波动特性很难被观察到。只有在微观领域，粒子的波动特性才会 明显地显露出来。
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
本节重点
1. 光波与光子的区别与联系 2. 光子与光波的两种角色
德布罗意方程：
(1.5-8)
德布罗意波长：实物粒子的波长o。 物质波的验证——戴维森和革末的电子衍射实验（1927年）：
§1.5 光的波粒二象性
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
主要内容
1. 光波与光子的对立统一 2. 德布罗意方程 3. 对光的本性的再认识
1 光波、光线与光子 1.5.1 光波与光子的对立统一
1.5 光的波粒二象性
对光的本性的认识： 光波与光子之个性：
波动说——光是一种波长极短的电磁波动 粒子说——光是一种作高速运动的光子流
作为波动，光具有频率v 和波长
作为粒子，光又具有能量E和动量p
光波与光子的共性： 具有速度v和能量E
波动性与粒子性的联系：
(1.5-1)
(1.5-2)
波动性与粒子性之间联系的纽带：普朗克常数h
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
1.5.1 光波与光子的对立统一
说明：
按照相对论质能关系，如果认为光也具有质量（设为mp）的话，那么 可以将光子在真空中的能量和动量分别表示为
1.5 光的波粒二象性
1.5.2 德布罗意方程
说明
① 电子衍射现象从实验上证实了德布罗意关于实物粒子具有波动性的假 设。以此为原理发明的电子显微镜使得人类对微观世界的观察分辨 能力提高了几个数量级。
② 物质波概念的提出，最终导致量子力学的诞生。按照量子力学观点， 任何物质粒子都同时具有波粒二象性。只是在宏观领域，实物粒子 的波动特性很难被观察到。只有在微观领域，粒子的波动特性才会 明显地显露出来。
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
本节重点
1. 光波与光子的区别与联系 2. 光子与光波的两种角色
德布罗意方程：
(1.5-8)
德布罗意波长：实物粒子的波长o。 物质波的验证——戴维森和革末的电子衍射实验（1927年）：
波粒二象性资料课件
详细描述
双缝干涉实验中，单色光通过两个相距较近的小缝隙后，会在屏幕上形成明暗相 间的干涉条纹。这一现象表明光具有波动性，能够像水波一样发生干涉。通过测 量干涉条纹的间距和缝隙的宽度，可以计算出光的波长和波速。
单光子干涉实验
总结词
单光子干涉实验是研究单个光子行为的实验，通过观察单个光子通过双缝后的干涉现象，进一步揭示了量子世界 的神秘特性。
光的波粒二象性的数学描述
光具有波粒二象性是指光既表 现出波动性质，又表现出粒子 性质。
光的波动性可以通过麦克斯韦 方程组描述，而光的粒子性则 可以通过光子概念描述。
光子是光的能量单位，它的能 量与光的频率成正比，与波长 的倒数成正比。
光的波粒二象性与量子纠缠
光的波粒二象性是量子力学中的基本原理之一，它表明光既具有波动性质又具有粒 子性质。
分发和量子隐形传态等。
量子物理学的实验验证与理论发展
实验验证
随着实验技术的发展，我们能够更精 确地观测和验证量子现象，包括波粒 二象性。例如，利用超冷原子和光晶 格等实验装置，可以模拟和验证量子 力学的基本原理。
理论发展
随着量子计算和量子通信等技术的发 展，我们需要进一步发展量子理论， 以更好地解释和预测新现象。这包括 对量子力学的诠释、量子场论和量子 引力等领域的深入研究。
波粒二象性的含 义
01
光同时具有波动和粒子两种属性， 这两种属性在一定条件下可以相 互转化。
02
光的波粒二象性是量子力学的基 本原理之一，是理解微观世界的 基本出发点。
03 实验证据与现象
双缝干涉实验
总结词
双缝干涉实验是证明光具有波动性的经典实验，通过观察光束通过双缝后的干涉 现象，可以直观地展示波粒二象性的特点。
双缝干涉实验中，单色光通过两个相距较近的小缝隙后，会在屏幕上形成明暗相 间的干涉条纹。这一现象表明光具有波动性，能够像水波一样发生干涉。通过测 量干涉条纹的间距和缝隙的宽度，可以计算出光的波长和波速。
单光子干涉实验
总结词
单光子干涉实验是研究单个光子行为的实验，通过观察单个光子通过双缝后的干涉现象，进一步揭示了量子世界 的神秘特性。
光的波粒二象性的数学描述
光具有波粒二象性是指光既表 现出波动性质，又表现出粒子 性质。
光的波动性可以通过麦克斯韦 方程组描述，而光的粒子性则 可以通过光子概念描述。
光子是光的能量单位，它的能 量与光的频率成正比，与波长 的倒数成正比。
光的波粒二象性与量子纠缠
光的波粒二象性是量子力学中的基本原理之一，它表明光既具有波动性质又具有粒 子性质。
分发和量子隐形传态等。
量子物理学的实验验证与理论发展
实验验证
随着实验技术的发展，我们能够更精 确地观测和验证量子现象，包括波粒 二象性。例如，利用超冷原子和光晶 格等实验装置，可以模拟和验证量子 力学的基本原理。
理论发展
随着量子计算和量子通信等技术的发 展，我们需要进一步发展量子理论， 以更好地解释和预测新现象。这包括 对量子力学的诠释、量子场论和量子 引力等领域的深入研究。
波粒二象性的含 义
01
光同时具有波动和粒子两种属性， 这两种属性在一定条件下可以相 互转化。
02
光的波粒二象性是量子力学的基 本原理之一，是理解微观世界的 基本出发点。
03 实验证据与现象
双缝干涉实验
总结词
双缝干涉实验是证明光具有波动性的经典实验，通过观察光束通过双缝后的干涉 现象，可以直观地展示波粒二象性的特点。
波粒二象性ppt课件高中
思考题3
请设想一个你心目中的理想科技产品，并说明其功能和特点。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
CHAPTER 06
课堂互动与思考
关于波粒二象性的思考题
思考题1
请解释什么是波粒二象 性，并给出生活中的一 个实例。
思考题2
光的波粒二象性是如何 通过双缝干涉实验得到 验证的？
思考题3
为什么说波粒二象性是 微观粒子的一种基本属 性？
关于量子力学的思考题
思考题1
01
量子力学的基本假设是什么？请简述。
01
02
03
04
波粒二象性的发现对现代科技 的发展产生了重要的影响和推
动。
在通信领域，这一理论的应用 推动了量子密码学的发展，为 信息安全提供了更可靠的保障
。
在医学领域，例如在放射影像 学中，这一理论的应用使得医 生能够更准确地诊断和治疗疾
病。
在能源领域，例如在太阳能电 池中，这一理论的应用提高了
光电转换效率。
电子干涉实验
1927年，美国物理学家克林顿·戴维在贝尔实验 室进行了电子干涉实验，证实了电子具有波动性 质。
晶体衍射实验
1927年，英国物理学家约翰·贝尔特在剑桥大学 进行了X射线晶体衍射实验，证实了X射线具有波 动性质。
中子干涉实验
1955年，美国物理学家雷纳德·莱昂斯进行了中 子干涉实验，进一步证实了所有微观粒子都具有 波粒二象性。
光的波粒二象性的实验验证
双缝干涉实验
通过双缝干涉实验可以观察到明 暗相间的干涉条纹，证明光具有
波动性。
光电效应实验
光电效应实验中，当光照射在金 属表面时，金属内部的电子会被 光子激发出来形成电流，从而证
请设想一个你心目中的理想科技产品，并说明其功能和特点。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
CHAPTER 06
课堂互动与思考
关于波粒二象性的思考题
思考题1
请解释什么是波粒二象 性，并给出生活中的一 个实例。
思考题2
光的波粒二象性是如何 通过双缝干涉实验得到 验证的？
思考题3
为什么说波粒二象性是 微观粒子的一种基本属 性？
关于量子力学的思考题
思考题1
01
量子力学的基本假设是什么？请简述。
01
02
03
04
波粒二象性的发现对现代科技 的发展产生了重要的影响和推
动。
在通信领域，这一理论的应用 推动了量子密码学的发展，为 信息安全提供了更可靠的保障
。
在医学领域，例如在放射影像 学中，这一理论的应用使得医 生能够更准确地诊断和治疗疾
病。
在能源领域，例如在太阳能电 池中，这一理论的应用提高了
光电转换效率。
电子干涉实验
1927年，美国物理学家克林顿·戴维在贝尔实验 室进行了电子干涉实验，证实了电子具有波动性 质。
晶体衍射实验
1927年，英国物理学家约翰·贝尔特在剑桥大学 进行了X射线晶体衍射实验，证实了X射线具有波 动性质。
中子干涉实验
1955年，美国物理学家雷纳德·莱昂斯进行了中 子干涉实验，进一步证实了所有微观粒子都具有 波粒二象性。
光的波粒二象性的实验验证
双缝干涉实验
通过双缝干涉实验可以观察到明 暗相间的干涉条纹，证明光具有
波动性。
光电效应实验
光电效应实验中，当光照射在金 属表面时，金属内部的电子会被 光子激发出来形成电流，从而证
物理高三总复习 课件12.1光的波粒二象性
【考点探究】
例1.【2011·江苏】列描绘两种温度下黑体辐射强度与 波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( A )
A
B
C
D
【考点探究】
例2．如图所示为光电管的工作电路图，分别用波长为λ0、λ1、λ2 的单色光做实验，已知λ1＞λ0＞λ2。当开关闭合后，用波长为λ0 的单色光照射光电管的阴极K时，电流表 有示数。则下列说法正确的是( AD ) A. 光电管阴极材料的逸出功与入射光无关 B. 若用波长为λ1的单色光进行实验, 则电流
贯穿本领越强．
(3)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质
发生作用时往往表现为粒子性． (4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量E＝hν，光子的动量
p＝hλ
表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒
子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——ν和λ.
【考点探究】
【针对训练】
练2.【2011·课标全国卷】
在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为 λ0，该金属的逸出功为__h_c_0 _． h若_ec_·用__λ波_λ0_0λ－_长_λ为．λ已(λ知<λ电0)的子单的色电光荷做量实、验真，空则中其的遏光止速电和压普为朗 克常量分别为e、c和h.
考点2、光电效应的四类图象分析
__小___的地方，因此光波又叫概率波。
(2)物质波:任何一个运动着的物体，h 小到微观粒子大到宏观物体 都有一种波与它对应，其波长λ＝_p____，p为运动物体的动量，
h为普朗克常量。
考点1、光电效应现象和光电效应方程的应用
1．对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率； (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光； (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关； (4)光电子不是光子，而是电子。 2．两条对应关系 (1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
高中物理第四章波粒二象性4.3光的波粒二象性课件教科
子的能量减小了。
二、光的波粒二象性 1.光的本性:光既具有_波__动__性__又具有_粒__子__性__,光具有 _波__粒__二__象__性__。
2.光子的能量和动量: (1)能量:ε=_h_ν__。 (2)动量:p= h 。
3.意义: 能量ε和动量p是描述物质的_粒__子__性的重要物理量;波
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,与惠更斯波动说中的“波”是 不同理论领域中两个不同的概念,它是一种概率波。
3.光的波动性和粒子性是统一的,光具有波粒二象性: (1)光的粒子性并不否定光的波动性,波动性和粒子性 都是光的本质属性,只是在不同条件下的表现不同。当 光与其他物质发生作用时,表现出粒子的性质;少量或 个别光子易显示出光的粒子性;频率高波长短的光,粒 子性显著。大量光子在传播时表现出波动性;频率低波 长长的光,波动性显著。
(3)光子通过狭缝后落在屏上的位置不是确定的,只是
落在明条纹处的概率更大些,(3)错。
知识点一、对康普顿效应的理解 思考探究:
观察以上光子与电子相碰的过程,思考以下问题: (1)光子与电子碰撞后,电子运动了,其运动的动能是哪 里来的? (2)光子与电子碰撞后,光子的能量如何变化?光的波长 如何变化?
【解析】选B。设入射光子的动量为p,由于黑纸片吸收 光子,光子的动量变化量大小为Δp1=p,白纸片反射光 子,光子的动量变化量大小为Δp2=2p,依据动量定理, 光子对白纸片冲击力大些,故B正确。
2.当光子和电子碰撞后有没有可能出现光子的频率不 变的情况? 【解析】有可能,若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞, 光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子 质量,根据碰撞理论,碰撞前后光子能量几乎不变,频率 不变。
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生作用时往往表现为粒子性.
光电效应以及 康普顿效应等 无可辩驳的证 实了光是一种 粒子．
爱因斯坦
康普顿
光到底是一种波，还是一种粒子 呢？
减弱光源，直到只剩下一个光子
结论
1、图片呈现杂乱无章的几 个亮点清晰的显示了光的 粒子性． 2、亮点在感光片上形成 模糊的亮纹，形成了干涉 条纹。说明了波动性是
短
曝 光 时 间
每一个光子的属性。
并且每一次光子落在亮条 纹的可能性大，落在暗条 纹处的可能性小。
长
干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率分布的 反映。光是一种概率波。
光的波粒二象性：
⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光
子的作用效果往往表现为波动性.
⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容易表
现出波动性.
⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发
惠更斯
光子说：认为光是一份一份 的光子构成，是一种没有静 止质量的特殊物质，具有波 动性。
两者是统一的，并没有否定对 方！
爱因斯坦
电磁说：认为光是一种电 磁波，是物质的一种特殊 形态，在真空传播不需依 赖媒介
麦克斯韦
镜面检测
薄膜干涉
增透膜
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
4、光的波粒二象性
光的 干涉 1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829） 在实验室里成功的观察到了光的干涉．
两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些 区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成 稳定的强弱分布的现象。
一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
1、装置特点： （1）双缝很近 0.1mm， （2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等 2、①滤光片的作用：得到单 色光 ②单孔的作用：是获得点 光源 ③双孔的作用：相当于两 个振动情况完全相同的光源， 双孔的作用是获得相干光源
单缝 双缝
屏幕
S1
S
S2 红滤色片
得到相干光源相间的条纹
激 光 束
双 缝
屏
光到底是什么？„„„„„
微粒说：认为光是一种 粒子流，是实物粒子， 有静止质量，没有波动 性。 两者相互排斥，相互矛盾！！！
牛顿
波动说：认为波是一种 机械波，没有物质性， 在太空中传播要依赖 “以太”这种媒介。