光的波粒二象性ppt课件

取一个不透光的屏，
激
像
在它的中间装上一个
光
屏
宽度可以调节的狭缝，
束
用平行的单色光照射，
在缝后适当距离处放
调节狭
一个像屏 ．
缝宽窄
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用平行光（如激光） 照射单缝，随着单缝 宽度的逐渐变小，屏 上出现了明暗相间的 条纹——单缝衍射条 纹，即光通过狭缝后， 明显地偏离了直线传 播的方向，发生了衍 射现象。
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，
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
S1 S
动情况完全相同的光源，双孔的
作用是获得相干光源
S2
红滤色片
用狭缝代替小孔，可以得到同样清晰，
衍射现象：法国工程师菲涅耳于1818年演示了小 孔衍射。
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。
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电磁说的提出：随着物理学各方面的发 展，麦克斯韦提出了电磁波的理论，进而 了光是电磁波的结论，惠更斯的波动说发 展到了麦克斯韦的电磁说。
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光 的
3
光的波动说：某种振动，以波的形式向四周围传播。
代表人物：是荷兰的物理学家惠更斯。
易解释：（1）光的反射、折射、光的反射和折射 可以同时发生。 （2）两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一 常见的现象。 难解释：光的直进性和影的形成。
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干涉现象：英国医生兼物理学家托马斯·杨于1801 年进行了 著名的杨氏干涉实验。
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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。
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一切波都能发生衍射，通过衍射把能量 传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．
但明亮得多的干涉条纹。
得到相干光源：一分为二的思想
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光的干涉
双缝干涉
屏上看到明暗相间的条纹
激 光 束
双 缝
屏
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双缝 S1 S2
屏幕
P3 第三亮纹 δ=3λ
Q3 P2
第三暗纹 第二亮纹
δ=2λ
PQ1 2
第二暗纹 第一亮纹
δ=λ
Q P
1
第一暗纹 中央亮纹
δ=0
PQ31//
第一暗纹 第一亮纹
δ=λ
Q2 / 第二暗纹
光的波粒二象性
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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
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒” 2
光的微粒说：光是沿直线高速传播的粒子流 。
牛顿支持微粒说。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”。
易解释：光的直进性、影的形成、光的反射和折 射等现象。
难解释：（1）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。 （2）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。
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x l
d
结论：两缝间距离越小、缝到屏的距离越大，光 波的波长越大，条纹的宽度就越大。
深入研究：当实验装置一定，红光的条纹间距最 大，紫光的条纹间距最小。表明不同色光的波 长不同，红光最长，紫光最短。
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如果用白光做双缝干涉实验，得到的是中央形成亮纹，两侧 为彩色的干涉条纹，思考：中央亮条纹为什么是白色的？
波速起小．
3、电磁波与机械波的比较:
共同点：都能产生干涉和衍射现象；它们波动的频率都取决于波 源的频率；在不同介质中传播，频率都不变．
不同点：机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的性质有关， 与波的频率无关．而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中传播， 也可以在介质中传播．电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108m／s， 在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有关，还与频率有关．
P3 / 第二亮纹 δ=2λ
QP33//
第三暗纹 第三亮纹
δ=3λ
δ=5λ/2 δ=3λ/2 δ=λ/2 δ=λ/2 δ=3λ/2 δ=5λ/2
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r1
S1
r2
d
l
S2
P x
O
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相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离△x为：
x l
△x
d
l 档板与光屏的距离λ波长d 两狭缝间的距离 其中（l>>d）
原因：1、各种色光均在中央形成亮纹，复合后为白光。 2、各种色光形成的干涉条纹间距不同，所以其余亮纹错开，形
成彩色干涉条纹。 15
光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另 一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？ 如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观 察到光的衍射现象呢？
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？
关于光的电磁说的几点强调
电
1、麦克斯韦根据电磁理论，发现电磁波的波速与光速相同，提
磁
出了光是一种电磁波的假说．赫兹通过实验证实了光的电磁本质，光 的电磁说把光学和电学统一起来了．
说
2、光的颜色是由电磁波的频率决定的．不同频率的色光在真空
中波速相同，在介质中波速不同．同一色光在不同介质中，频率
（颜色）不变，波长和波速都要改变．在同一介质中，频率越高，
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单缝衍射条纹的特征 1、中央亮纹宽而亮． 2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．
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单缝衍射条纹的特征：
1、各级亮纹的宽度不同，中央条纹最宽，两侧 条纹越来越窄
2、各级亮纹的亮度不同，中央亮纹最亮，向两 侧依次亮度减小，
3、白光的单缝衍射条纹中央白色亮纹，两侧为 彩色亮纹（原因：白光中的各种色光均在中央形 成亮纹，复合后为白光，同时白光中各种色光通 过单缝衍射程度不同，致使其余亮纹依次错开， 结果形成彩色衍射条纹）
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光电效应：19世纪末，光电效应被发现，光的波 动说在光电效应面前束手无策，人们又认识到了 光确实具有粒子性。爱因斯坦提出了光的量子理 论---光子说. 人们终于认识到光既具有波动性又具有粒子性。
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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．