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为什么说光具有波粒二象性_如何理解光的波粒二象性

如何理解光的波粒二象性四川省冕宁中学刘彬学很多同学在学完光的本性——波粒二象性后，都觉得非常困惑无法理解光子为什么会具有波的特性？从经典物理学的观点来看，“微粒”和“波”是相互排斥的概念，或者说“波”与“微粒”是两种截然对立的存在。一个东西要么是波，要么是微粒，即“非此即彼”。

那么究竟自由理解光的波粒二象性呢？为了使中学生能够理解，又不失去其科学性。我认为应从如下几个方面来讲解。

1、物体从宏观到微观，即物体由大到小改变时，量变将导致质变——使得微观物体的运动规律不能用牛顿定律来描述。

（1）宏观物体的运动具有严格的决定性规律“一个宏观物体的运动规律或一种宏观物理现象的变化，只要知道了它的初始条件，原则上就能知道它以后的运动状态或变化状况。一个宏观物体可以在任何轨道上被连续跟踪。表示宏观物体各种物理性质的物理量原则上都可同时被确定”。

例如一个质量为m 的物体，在动摩擦因素为μ的水平面上受到水平拉力F 的作用，以初速度V0 开始做匀加速直线运动，则在t 秒末物体的位移和速度多大？解物体受力分析如图所示

而f＝μN＝μmg 根据牛顿第二定律得F－f＝ma a=(F－f)/m＝(F－μ

mg)/m 由运动学公式有s＝V0t＋at /2 ＝V0t＋(F－μmg)t2/2m Vt＝V0＋(F －μmg)t/m 显然，只要知道了物体的初始条件初速度和始位置就可以预先确定物体在t 秒（任意时间）后的位置和速度及运动轨道等。即宏观物体的运动具有决定性的规律。

（2）微观物体的运动不具有宏观意义的决定论。当一个宏观物体用二分法不停分割时，最初的变化仅仅是量的变化，仍可用牛顿运动理论来解决其速度、位移等问题；但当分割到一定程度时，物体的运动规律将发生质的变化，不能再用牛顿运动定律来描述其规律。为什么呢？我们知道，物理学是一门测量基础上的科学而测量宏观物体的各物理量时，由于测量仪器对被测物体的影响相对于受到的其它力而言是很小很小的，完全可以忽略不计；而测量微观物体的各物理量时，由于测量仪器对被测物体的影响不满足宏观物体那样的条件，因此，测量仪器对被测物体的影响不能忽略，测量仪器和被测对象形成一个统一的不可分割的整体，即“观测过程是一个不可分割的整体，观测结果是一个完整的不可分割2

的现象。”——显然，微观物体的运动规律不能象宏观物体那样具有完全的决定性。

2、微观物体的运动规律物体小到一定程度后，不能按牛顿运动力学来研究其运动规律，那么如何描述其运动规律呢？随着物理学的进一步发展和研究手段的进一步提高，发现单个微观粒子的运动是按一定几率出现的，即微观粒子的运动具有这样的特点——一个微观粒子在某一空间运动时，它没有特定的可预测的运动轨道，下一时刻它将在哪儿，可以说“它自己也不知道，它只知道达到哪儿的可能性大，达到哪儿的可能性小”。这就是微观物体运动具有几率性特征。若对大量的微观粒子而言，某处达到粒子的几率大，该处的量就较强，反之，某处达到的几率小，该处的量较弱——即空间出现强弱不同的分布，这就是波的特征。

3、光子是属于微观粒子，因此它的运动也不具有宏观意义的决定论，而具有几率的特征对某一个光子而言，它将怎样运动，经过一段时间后，它敬爱责任感哪儿，在它到达以前是完全不可能预测的。但我们利用现代物理学可以计算出它到达某处的可能性的大小。可能性大——几率大，可能性小——几率小。从而对大量光子而言，某处的几率越大，该处光就强，也就越亮；反之，某处几率小，该处光就弱，也就越暗。从而出现明暗不同的区域，表现出波的特性——这就说明了光具有波粒二象性。

以上观点，在人教社出版的《物理》第二册教材上介绍的实验也证明了这

一点在光的双缝干涉实验中，在屏处放上一照相底片，并设法减弱光的强度，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

一些无规则分布的点子——说明光子的运动不具有宏观意义的决定性，它没有一定的轨道。如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹——说明亮的地方光子数多，即该处光子到达的几率大；反之，光子到达的几率小，从而表现出波的特性。注该篇论文发表在《凉山教育研究》上