電磁波波粒二象性教材分析稿首師附中杜以梅

1、海淀區(qū)高二年級教材分析1感謝：首師附中范鴻飛、任偉然老師十一學(xué)校秦劍云老師北理工附中吳靜老師首師大育新學(xué)校 陶紅老師2知識結(jié)構(gòu)：知識的來龍去脈？科學(xué)家認識電磁波、波粒二象性的方法思維結(jié)構(gòu)：思維操作的方法？示范性操作和訓(xùn)練筆記上記什么？認知結(jié)構(gòu)：如何順利形成學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)？關(guān)鍵詞：形象化+邏輯性注重三個結(jié)構(gòu)的建立：3教材對比課時安排教學(xué)設(shè)計教材要求幾點想法4一、教材要求5（1）初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義。（2）了解電磁波的產(chǎn)生。通過電磁波體會電磁場的物質(zhì)性。（3）了解電磁波的發(fā)射、傳播和接收。例1 演示赫茲實驗（4）通過實例認識電磁波譜，知道光是電磁波（5）了

2、解電磁波的應(yīng)用和在科技、經(jīng)濟、社會發(fā)展中的作用。電磁波課程標準的要求6電磁波課程標準的活動建議（1）通過自學(xué)、查找資料和訪問，了解移動通信的原理。調(diào)查當?shù)匾苿油ㄐ诺陌l(fā)展情況。（2）進行市場調(diào)查，列舉家用電器和生活用品中與紅外線、紫外線有關(guān)的應(yīng)用實例。7（1）了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點。體會量子論的建立深化了人們對于物質(zhì)世界的認識。（2）通過實驗了解光電效應(yīng)。知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義。（3）了解康普頓效應(yīng)。（4）根據(jù)實驗說明光的波粒二象性。知道光是一種概率波。（5）知道實物粒子具有波動性。知道電子云。初步了解不確定性關(guān)系。（6）通過典型事例了解人類直

3、接經(jīng)驗的局限性。體會人類對世界的探究是不斷深入的。 例1 通過電子衍射實驗，初步了解微觀粒子的波粒二象性，體會人類對于物質(zhì)世界認識的不斷深入。波粒二象性課程標準的要求8波粒二象性課程標準的活動建議閱讀有關(guān)微觀世界的科普讀物，寫出讀書體會量子物理史話曹天元著9十二、光的本性和近代物理內(nèi) 容( 2009)要求內(nèi) 容( 2010)要求 94光本性學(xué)說的發(fā)展簡史98光譜和光譜分析紅外線、紫外線、X射線、射線以及它們的應(yīng)用光的電磁本性電磁波譜99光電效應(yīng)光子愛因斯坦光電效應(yīng)方程100光的波粒二象性物質(zhì)波78光譜和光譜分析紅外線、紫外線、X射線、射線以及它們的應(yīng)用光的電磁本性電磁波譜79能量量子化光電效應(yīng)

4、光子愛因斯坦光電效應(yīng)方程80光的波粒二象性光是概率波81粒子的波粒二象性物質(zhì)波82不確定性關(guān)系考綱要求10要求并不高，屬于了解和認識的認知層次。增加知識點（3個）：79能量量子化80光是概率波82不確定性關(guān)系考綱中知識點變化：1114.對于紅、黃、綠、藍四種單色光，下列表述正確的是在相同介質(zhì)中，綠光的折射率最大紅光的頻率最高在相同介質(zhì)中，藍光的波長最短黃光光子的能量最小【題型示例2010北京】14C 1215類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識，提高學(xué)習(xí)效率。在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處。某同學(xué)對機械波和電磁波進行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是

5、A機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系，對電磁波也適用B機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C機械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D機械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波【題型示例2009北京】15.D1313.下列說法正確的是A.用分光鏡觀測光譜是利用光折射時的色散現(xiàn)象B.用X光機透視人體是利用光電效應(yīng)C.光導(dǎo)纖維輿信號是利用光的干涉現(xiàn)象D.門鏡可以擴大視野是利用光的衍射現(xiàn)象【題型示例2008北京】答案：A1414、下列說法正確的是A、太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)B、湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C、一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為該束光的波

6、長太短D、按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增加【題型示例2007北京】答案：D15要求：了解和認識題目設(shè)置的主要情景：宏觀的描述對比電磁波與機械波、現(xiàn)象的分析一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為該束光的波長太短對于紅、黃、綠、藍四種單色光黃光光子的能量最小考點特點：16二、教材對比17電磁波新舊教材對比人教版（新）北師大版1、電磁波的發(fā)現(xiàn)2、電磁振蕩3、電磁波的發(fā)射和接收4、電磁波與信息化社會5、電磁波譜1、電磁場和電磁波2、無線電波的發(fā)射和接收3、雷達、傳真、電視18電磁波人教版和教科版的對比人教版教科版1、電磁波的發(fā)現(xiàn)

7、2、電磁振蕩3、電磁波的發(fā)射和接收4、電磁波與信息化社會5、電磁波譜1、電磁振蕩2、電磁場和電磁波3、電磁波譜 電磁波的應(yīng)用4、無線電波的發(fā)射和接收19波粒二象性新舊教材對比人教版（新）“波粒二象性”北師大版“光的粒子性”1、物理學(xué)的新紀元：能量量子化2、科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性3、嶄新的一頁：粒子的波動性4、概率波5、不確定性關(guān)系1、光電效應(yīng) 光子2、光的波粒二象性3、不確定關(guān)系20波粒二象性人教版/教科版的對比人教版教科版1、物理學(xué)的新紀元：能量量子化2、科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性3、嶄新的一頁：粒子的波動性4、概率波5、不確定性關(guān)系1、量子概念的誕生2、光電效應(yīng)與光量子假說3、光的波粒二象性4

8、、實物粒子的波粒二象性5、不確定關(guān)系21電磁波：共4課時每節(jié)1課時共4課時波粒二象性：共5課時第1節(jié)能量量子化：物理學(xué)的新紀元1學(xué)時第2節(jié) 科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性 2學(xué)時第3節(jié) 嶄新的一頁：粒子的波動性 1學(xué)時第4節(jié) 概率波 0.5學(xué)時第5節(jié) 不確定關(guān)系 0.5學(xué)時三、課時安排22四、教學(xué)建議23從學(xué)生老師眼中的波粒二象性問題談起高考要求低，激發(fā)學(xué)生興趣，拓寬視野。243414電磁波第一節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)25學(xué)生問題電磁波的發(fā)現(xiàn)：生活中無處不在卻直接看不見摸不著。涉及專業(yè)知識較多，只能簡化、定性研究。知識間彼此孤立，只見樹葉不見森林。最后成了背誦。策略：引入學(xué)生生活體驗用實驗貫穿知識講授過程把握學(xué)

9、史，梳理知識脈絡(luò)，方便學(xué)生背誦26學(xué)史主線：人類對于電磁現(xiàn)象的認識歷程把握本節(jié)在物理學(xué)發(fā)展史上的地位27 感受生活中的電磁波現(xiàn)象1：開燈、關(guān)燈或電吹風(fēng)的開啟，電視屏幕出現(xiàn)干擾?，F(xiàn)象2：手機來電時，收音機出現(xiàn)雜音，電腦顯示器出現(xiàn)波動。感受生活中的電磁波從學(xué)生生活經(jīng)驗引入28以實驗貫穿知識講授過程結(jié)論1：變化的磁場可以產(chǎn)生電場演示實驗一感生機制增大29以實驗貫穿知識講授過程實驗二：（麥克斯韋的猜想）預(yù)言基礎(chǔ)：電、磁聯(lián)系，對稱性思想結(jié)論2：變化的電場可以產(chǎn)生磁場iiE30根據(jù)當時的電場和磁場理論，結(jié)合自己的假設(shè)推導(dǎo)出著名的麥克斯韋方程組介紹麥克斯韋方程組31麥克斯韋電磁理論的必然結(jié)果變化的磁場變化的

10、電場思考：非均勻變化的磁場（或電場）產(chǎn)生怎樣的電場（或磁場）呢？32周期性變化的磁場產(chǎn)生了周期性變化的電場，這個周期性變化的電場又產(chǎn)生了周期性變化的磁場，于是變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播，就形成了電磁波。麥克斯韋的預(yù)言1形象化的圖景方便學(xué)生的記憶33電磁波的電場強度與磁感應(yīng)強度相互垂直，而且二者均與傳播方向垂直電磁波是橫波。麥克斯韋的預(yù)言234電磁波在真空中的傳播速度等于c。所以麥克斯韋認定光的本質(zhì)就是電磁波。麥克斯韋的預(yù)言335高壓感應(yīng)圈捕捉電磁波的人赫茲在麥克斯韋去世7年后的1886年 ，他的學(xué)生赫茲首次在實驗室中完成了電磁波的發(fā)射和接收實驗。證實了麥克斯韋的預(yù)言。

11、赫茲18571894麥克斯韋預(yù)言的證實赫茲36實驗：捕捉電磁波電磁波的發(fā)射和接收觀察實驗現(xiàn)象：改變天線長度改變天線方向改變電容器電容聽噪音聽音樂信號37第一條線：人類對于光的認識歷程383414電磁波第二節(jié) 電磁振蕩39難點：物理量多且彼此關(guān)聯(lián)，難于把握。分析思維長度較長。策略：淡化處理教師幫助學(xué)生梳理好物理量之間的關(guān)系訓(xùn)練學(xué)生的程序化操作過程學(xué)生主要問題：40教師準備1：整理LC振蕩電路相關(guān)物理量電容器帶電量 Q電容器電壓電容器內(nèi)部電場強度電場能量 取決于電流強度電流強度 磁感應(yīng)強度 B 取決于電流強度磁場能量 取決于電流強度振蕩周期41電流或電壓為何正余弦變化及周期表達式教師準備2：電流和

12、電荷的關(guān)系：正弦和余弦電流最大時電荷量為00it0qt421、電路中的能量電容器充電電容器放電儲存電場能釋放電場能轉(zhuǎn)化為熱(內(nèi)能)電容器充電轉(zhuǎn)化為磁場能電容器放電ii儲存電場能釋放電場能432、電路中的電流（1）電容器放電釋放電場能轉(zhuǎn)化為熱(內(nèi)能)轉(zhuǎn)化為磁場能電容器放電ii釋放電場能442、電路中的電流（2）轉(zhuǎn)化為熱(內(nèi)能)轉(zhuǎn)化為電場能電容器充電i釋放磁場能45t=0t=T/4 it=T/2t=3T/4 it=T電流為零 電量最大電場能最大 磁場能為零電流最大 電量為零電場能為零 磁場能最大電流最大 電量為零電場能為零 磁場能最大電流為零 電量最大電場能最大 磁場能為零電流為零 電量最大電場能

13、最大 磁場能為零0it0qt電磁振蕩的產(chǎn)生46例題：題目中的B為實際電流產(chǎn)生的磁場由 B 的方向確定 i 方向因為 i 的指向電容器正極板給電容器充電磁場能電場能 i Q由 B 的方向確定 i 方向因為 i 的指向電容器負極板電容器放電磁場能電場能 i Q QQ 47演示實驗：48電磁振蕩的周期和頻率 T:周期，秒sf:頻率，赫茲HzL:電感，亨利HC:電容，法拉F49減幅（阻尼）振蕩LC振蕩電路工作時，由于電阻的電流產(chǎn)生熱量，且電路會不斷向周圍空間輻射電磁波，因此振蕩的能量會逐漸減少，振幅逐漸減小，直至停止。等幅（無阻尼）振蕩如果能夠適時適量地為其補充能量，就能夠得到振幅不變的等幅振蕩。減幅

14、（阻尼）振蕩和等幅（無阻尼）振蕩0itit減幅振蕩等幅振蕩503414電磁波第三節(jié) 電磁波的發(fā)射和接收51難點：涉及專業(yè)知識多，難于把握。課本與生活實際難以聯(lián)系，學(xué)生沒有興趣策略：通過實驗普及基本知識找到課本與生活的聯(lián)系點學(xué)生主要問題：52要有效地向外發(fā)射電磁波，對振蕩電路的要求：(1)振蕩頻率足夠高，振蕩電路輻射電磁波的能量與頻 率的4次方成正比；(2)振蕩電路的電場和磁場盡可能分散到盡可能大的空間，采用開放電路；(3)振蕩電路的天線的長度與發(fā)射電磁波的波長相差不多。電磁波的發(fā)射53思考：人耳能聽到的聲音信號的頻率范圍？020000Hz衰減很快你理解下面字母數(shù)字的含義嗎？北京外語廣播AM7.

15、74北京交通廣播FM103.93、調(diào)制：P83AM：調(diào)幅（amplitude modulation）FM：調(diào)頻（frequency modulation）7.74106Hz是外語廣播臺發(fā)射的載波頻率103.9106Hz是交通廣播臺發(fā)射的載波頻率 54字母數(shù)字的含義？北京外語廣播AM7.74774106Hz是外語廣播臺發(fā)射的載波頻率北京交通廣播FM103.9103.9106Hz是交通廣播臺發(fā)射的載波頻率調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)制有何區(qū)別？AM：調(diào)幅（amplitude modulation）FM：（frequency modulation）生活熟知的事物引入55調(diào)制器L1振蕩器L2電磁波的調(diào)制調(diào)制是將需要

16、傳送的信號加載到載波信號中的過程56高頻低頻實驗：電磁波的調(diào)制與解調(diào)57示波器：輸入300Hz 示波器：輸入3000Hz 示波器：輸入3003000Hz 示波器：輸入3003000Hz 示波器并聯(lián)0.2F的電容實驗：電磁波的調(diào)制與解調(diào)示波器：無信號輸入58 示波器：輸入30030000Hz 示波器：輸入30030000Hz 示波器并聯(lián)0.2F的電容實驗：電磁波的調(diào)制與解調(diào)59無線電波的波段波段波長（m）頻率（MHz）傳播方式主要用途長 波3000030000.010.1地波超遠程通信 導(dǎo)航中 波30002000.11.5地波和天波中 短 波200501.56天 波調(diào)幅（AM）廣播 電視 通信短

17、 波5010630微波米 波（VHF）10130300近似直線傳播調(diào)頻（FM）廣播電視 通信分 米 波（UHF）10.13003000直線傳播電視 雷達 導(dǎo)航厘 米 波0.10.01300030000毫 米 波0.010.00130000300000無線電波的波段60示波器高頻低頻發(fā)射與接受空中有很多電磁波，如何從眾多的電磁波中接收到你想要的電磁波？61示波器如何有選擇的接收電磁波高頻低頻高頻低頻“選臺”改變電容C?！安ǘ无D(zhuǎn)換”改變電感L。62演示實驗：調(diào)制、發(fā)射和接收電磁波63無線電波的波段無線電波的波段波段波長（m）頻率（MHz）傳播方式主要用途長 波3000030000.010.1地波超

18、遠程通信 導(dǎo)航中 波30002000.11.5地波和天波中 短 波200501.56天 波調(diào)幅（AM）廣播 電視 通信短 波5010630微波米 波（VHF）10130300近似直線傳播調(diào)頻（FM）廣播電視 通信分 米 波（UHF）10.13003000直線傳播電視 雷達 導(dǎo)航厘 米 波0.10.01300030000毫 米 波0.010.0013000030000064654電磁波與信息化社會66難點：要求低，范圍廣，涉及較多的專業(yè)知識策略：給學(xué)生思考題自學(xué)結(jié)合學(xué)生關(guān)心的問題給予一定點撥問題：67古代通信擊鼓烽火旗語信鴿電磁波與信息的傳遞68 美國畫家莫爾斯在1832年開始對電磁現(xiàn)象發(fā)生了興

19、趣。在1835年，他的第一臺電報機問世。之后他發(fā)明了莫爾斯電碼。 1843年，莫爾斯修建成了從華盛頓到巴爾的摩的電報線路，全長64.4公里。 1844年5月24日，在座無虛席的國會大廈里，莫爾斯用他那激動得有些顫抖的雙手，操縱著他傾十余年心血研制成功的電報機， 向巴爾的摩發(fā)出了人類歷史上的第一份電報：“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”電報的發(fā)明塞繆爾莫爾斯1791-1872 691886年，赫茲通過閃爍的火花，第一次證實了電磁波的存在，但他卻斷然否定利用電磁波進行通信的可能性。他認為，若要利用電磁波進行通信，需要有一個面積與歐洲大陸相當?shù)木扌头瓷溏R，顯然這是不可能的。電磁波的發(fā)現(xiàn)赫茲1857189470

20、無線電報的發(fā)明赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的消息傳到俄國，波波夫被強烈地吸引住了。他興奮地說：“用我一生的精力去裝設(shè)電燈，對廣闊的俄羅斯來說，只不過照亮了很小的一角；要是我能指揮電磁波，就可以飛越整個世界！”1894年，波波夫制成了一臺無線電接收機，他第一次在接收機上使用了天線。1896年，波波夫成功地用無線電進行莫爾斯電碼傳送，距離為250米，電文內(nèi)容為：“海因里斯赫茲”。波波夫1859190671 美國人巴納特史特波斐德經(jīng)過十幾年不懈努力，于1902年在肯塔基州穆雷市進行了第一次無線電廣播。他們在穆雷廣場放好話筒，由巴納特史特波斐德的兒子在話筒前說話、吹奏口琴，他在附近的樹林里放置了5臺礦石收音機，均能

21、清晰地聽到說話和口琴聲，試驗獲得了成功。之后又在費城進行了廣播，并獲得了專利權(quán)?，F(xiàn)在，州立穆雷大學(xué)仍樹有“無線電廣播之父巴納特史特波斐德”的紀念碑。 1906年12月24日圣誕節(jié)前夕，晚上8點左右，由美國物理學(xué)家費森登主持和組織的人類歷史上第一次無線電廣播。這套廣播設(shè)備是由費森登花了4年的時間設(shè)計出來的，包括特殊的高頻交流無線電發(fā)射機和能調(diào)制電波振幅的系統(tǒng)，從這時開始，電波就能載著聲音開始展翅飛翔了。無線電廣播72 約翰洛吉貝爾德是英國電器工程師，研制電視的先驅(qū)。 1924年，貝爾德用收集到的舊收音器材、霓虹燈管、掃描盤、電熱棒和可以間斷發(fā)電的磁波燈和光電管等，做試驗來傳送圖像。經(jīng)過上百次的試

22、驗后，1925年10月2日清晨，他終于從另一個房間的映像接收機里，清晰地收到了比爾一個表演用的玩偶的臉。1928年春，貝爾德研制出彩色立體電視機，成功地把圖像傳送到大西洋彼岸，成為衛(wèi)星電視的前奏。 電視約翰洛吉貝爾德1888194673攝像管和顯像管顯像管顯像管的電子束也在屏幕上掃描，掃描的方式與步調(diào)與攝像管的掃描同步，同時，顯像管電子槍發(fā)射的電子束的強弱受圖象信號的控制。電子束把一幅圖象按照各點的明暗情況，逐點變?yōu)閺娙醪煌男盘栯娏?，通過天線把帶有圖象信號的電磁波發(fā)射出去74電視廣播的發(fā)射與接收全過程示意圖低頻電信號高頻載波信號調(diào)制發(fā)射接收_調(diào)諧解調(diào)檢波還原75移動電話交換網(wǎng)固定電話交換網(wǎng)移

23、動電話76Internet互聯(lián)網(wǎng)77微 波 爐78電 磁 爐79電磁波的危害80思考：如何正確使用手機？手機與基站建立聯(lián)系時輻射最強撥號時未接通前接電話響鈴之前發(fā)送短信時接到短信之前81 5 電磁波譜82問題：要求低，但需要記住的內(nèi)容較多，很容易混淆策略：如果問題引導(dǎo)學(xué)生看書引入學(xué)生生活體驗梳理知識脈絡(luò)學(xué)生問題83按照波長增大排序？波長與頻率的關(guān)系？各種電磁波譜的波長？特性？應(yīng)用？任務(wù)驅(qū)動：84 將電磁波按波長或頻率大小的順序排列成譜，叫做電磁波譜。700nm400nm電磁波譜85無線電波波長：1mm特性：波長長，易衍射應(yīng)用：通信、廣播、信號傳輸、用射電望遠鏡接收天體輻射的無線電波進行天體研究

24、。無線電波美國阿雷西博天文臺世界上最大單面口徑射電望遠鏡直徑350米86紅外線波長：（1mm,10-6m)特性：一切物體都發(fā)射紅外線，越熱紅外輻射越強應(yīng)用：夜視儀紅外攝影紅外遙感87紅外線衛(wèi)星云圖88行星狀星云NGC 7027的紅外線照片89紅外線：遙控器90紅外線生命探測器紅外線遙感探測技術(shù)無線數(shù)碼遙控技術(shù)利用人體所產(chǎn)生的微弱紅外線而觸發(fā)。91它是一種紅外線發(fā)射、接收器件，內(nèi)部包含紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理電路，能夠以非接觸的形式檢測出前方一定范圍內(nèi)的人體或物體。應(yīng)用于各種自動檢測、報警和控制等裝置中。如：光電計數(shù)器，接近式照明開關(guān)，自動干手器，自控水龍頭，感應(yīng)門鈴，倒車告警電路紅外線

25、反射型檢測傳感器92響尾蛇導(dǎo)彈 紅外裝置可以引導(dǎo)導(dǎo)彈追蹤熱的目標93行星狀星云NGC 7027的紅外線照片94可見光：波長：（400nm,700nm)95閱讀P93：“天際霞光入水中，水中天際一時紅?！薄皟蓚€黃鸝鳴翠柳，一行白鷺上青天?！泵鑼懙奶焐惺裁床煌?？為什么不同？可見光96波長：（5nm,370nm)特性：能量高，可以破壞細胞核中的物質(zhì)應(yīng)用：殺菌熒光促進鈣的吸收，過量危害眼睛和皮膚紫外線97波長：X射線：1010m特性：穿透物質(zhì)引起病變應(yīng)用：X透視、CT行李箱安檢X射線98美國機場“裸檢”利用X光技術(shù),可以 “一眼看穿”乘客身體隱藏的物品或者粉末狀炸藥99波長：1012m特性：能量高，

26、破壞生命物質(zhì)應(yīng)用：放療金屬內(nèi)部探傷射線100電磁波能量電磁波能傳遞能量。電磁波是一種物質(zhì)。舉例說明電磁波有能量。101太陽輻射在黃綠光附近，輻射能量最強，我們的眼睛正好對這個區(qū)域的電磁輻射最敏感。102小結(jié)：電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線倫琴射線射線發(fā)現(xiàn)德國物理學(xué)家赫茲英國物理學(xué)家赫謝耳德國物理學(xué)家里特德國物理學(xué)家倫琴機理自由電子的周期性運動原子的外層電子受到激發(fā)原子的外層電子受到激發(fā)原子的外層電子受到激發(fā)原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)原子核受到激發(fā)產(chǎn)生振蕩電路一切物體都在發(fā)射紅外線一切高溫物體發(fā)出的光中都含有紫外線高速電子流射到某些固體上特征熱作用衍射現(xiàn)象比較顯著較強的化學(xué)作用穿透物質(zhì)的本領(lǐng)較強

27、應(yīng)用紅外線遙感加熱遠距離攝影熒光殺菌治療合成VD探傷 透視1033-5-17 波粒二象性104增添：黑體輻射，紫外災(zāi)難，能量量子化；康普頓效應(yīng)。本章根據(jù)科學(xué)發(fā)展的歷史脈絡(luò)展現(xiàn)了人們認識微觀粒子的波粒二象性的過程。教材特點：105更像一個傳奇，由一個不起眼的線索開始，曲徑通幽，漸漸落英繽紛，亂花迷眼。正沒個頭緒，突然峰回路轉(zhuǎn)，天地開闊，百川入海，一泄汪洋。然而還未來得及一覽美景，轉(zhuǎn)眼又直落九天誤入白云深處不知歸路我們看到物理學(xué)大廈在狂風(fēng)暴雨下轟然坍塌，一路在荊棘和沼澤中艱難的走來，又在熊熊烈焰中得到洗禮和重生。關(guān)于光的本性認識：106“這是最好的時代，這是最壞的時代；這是智慧的時代，這是愚蠢的時

28、代；這是信仰的時期，這是懷疑的時期；這是光明的季節(jié)，這是黑暗的季節(jié)；這是希望之春，這是失望之冬；人們面前有著各樣事物，人們面前一無所有；人們正在直登天堂，人們正在直下地獄?！钡腋闺p城記107光速不變黑體輻射 19世紀的最后一天，歐洲著名的科學(xué)家歡聚一堂。會上，英國著名物理學(xué)家W湯姆生（即開爾文男爵）發(fā)表了新年祝詞。他在回顧物理學(xué)所取得的偉大成就時說，物理大廈已經(jīng)落成，所剩只是一些修飾工作。同時，他在展望20世紀物理學(xué)前景時，卻若有所思地講道：“動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式，現(xiàn)在，它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了”晴朗天空中的兩朵烏云天邊的兩朵烏云108兩朵烏云引發(fā)的新紀元黑體輻

29、射量子物理光的速度相對論109第1節(jié) 物理學(xué)的新紀元：能量量子化110問題：對于黑體、黑體輻射和能量子的概念的理解。高中階段無法講清普朗克如何推出更優(yōu)于維恩和瑞利的方程，方程又如何蘊含了能量子的概念，學(xué)生最后只是記住了一個方程。策略：記住方程就好！普朗克墓碑上只有一個常數(shù)。盡量還原物理歷史過程。抽象概念形象化。問題：111能量量子化普朗克粒子性波動性普朗克常量知識脈絡(luò)：人類對于光的認識歷程112閱讀課本回答下列問題什么是熱輻射？溫度越高熱輻射中成分有何變化？衣服為什么會顯示不同顏色?加了鈉鹽的酒精燈為什么會顯示黃色？什么是黑體？黑體輻射有什么特性？為什么要研究黑體？問題113*鐵水在溫度升高時

30、顏色的變化1400K800K1000K1200K注：“K”是開氏溫標（T）的單位。與攝氏溫標（t）的換算方法是：T=t+273一切物體都在不斷地向外輻射電磁波。在室溫條件下：輻射波長較長的電磁波（紅外線）；在高溫條件下：輻射波長較短的電磁波成分較多。在溫度升高過程中，輻射中短波成分增強。物體的熱輻射114衣服顏色：反射光頻率藍色衣服：吸收其他顏色光，反射藍光。白色物體：反射各種顏色的光。黑色物體：物體對各種顏色吸收能力都很強，而反射能力很弱。加鈉鹽的酒精燈的顏色：發(fā)光頻率物體對電磁波的發(fā)射、反射和吸收115一、黑體P27右圖中哪是黑體？黑體：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反

31、射與透射。來者不拒，照單全收演示實驗：黑體、黑體輻射116黑體與黑體輻射哪里是黑體？117黑體輻射有何特性？為什么研究黑體輻射？為了解一般物體熱輻射性質(zhì)19世紀后半葉，歐洲的冶金工業(yè)迅速發(fā)展：觀測鋼水的輻射的電磁波的波長分布鋼水的溫度輻射的波長分布與輻射體的溫度關(guān)系？平衡態(tài)時，黑體輻射只依賴于物體的溫度，與構(gòu)成黑體的材料、形狀無關(guān)?？?腔118二、黑體輻射實驗規(guī)律 實驗裝置：實驗室中的黑體1190 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K當黑體溫度逐漸升高時：各種波長的輻射強度都有所增加；輻射強度的最大值向短波方向移動。 實驗結(jié)果：120經(jīng)典理論對黑體輻射的描述黑體

32、輻射成因：物體中每個分子、原子或離子都在各自平衡位置附近以各種不同頻率作無規(guī)則的微振動，每個帶電微粒的振動都會產(chǎn)生變化的電磁場，從而向外輻射各種波長的電磁波，形成連續(xù)的電磁波譜物理學(xué)家希望運用統(tǒng)計物理學(xué)和經(jīng)典電磁學(xué)理論推導(dǎo)出一定溫度的物體熱輻射強度與波長的分布關(guān)系公式121黑體輻射理論的邏輯關(guān)系結(jié)論1894年德國維恩經(jīng)典熱力學(xué)玻爾茲曼的分子運動1900年6月瑞利、金斯：麥克斯韋電磁場理論（黑體輻射是分子發(fā)出的電磁波）結(jié)論紫外災(zāi)難波動結(jié)論內(nèi)插法理論：分析動理論+能量量子化粒子+能量量子化粒子122普朗克線0實驗值/m12345678從圖線看三種理論：M0（T）123紫外災(zāi)難維恩線普朗克線0實驗值

33、/m12345678從圖線看三種理論：瑞利-金斯線M0（T）124對黑體輻射的解釋紫外災(zāi)難時間人物出發(fā)點結(jié)論作用1896年德國維恩經(jīng)典熱力學(xué)玻爾茲曼的分子運動短波區(qū)解釋好，長波區(qū)不吻合1900年6月英國瑞利、金斯麥克斯韋電磁場理論：黑體輻射是分子發(fā)出的電磁波 長波吻合很好,短波0能量1900年10月德國普朗克內(nèi)插法解釋：分子動理論+能量量子化圖線吻合很好注：高中階段本頁公式不要求。內(nèi)插法是根據(jù)有限函數(shù)數(shù)據(jù)擬合未知曲線方程的方法125四、能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)假設(shè)：振動著的帶點微粒的能量是不連續(xù)的，只能是某一個最小能量值的整倍數(shù)。這些帶點微粒在輻射或吸收能量時也是以這個值為單位一份一份地輻射或吸

34、收的。這個不可再分的最小能量值叫做能量子：h：普朗克常量：6.631034Js ：電磁波頻率普朗子世界的開創(chuàng)他對兒子說，自己的發(fā)現(xiàn)“要么是荒誕無稽的，要么也許是牛頓以來物理學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一?！彼f：“在將作用量子h引入理論時，應(yīng)當盡可能保守從事；這就是說，除非絕對必要，否則不要改變現(xiàn)有理論?！蔽叶昧艘患聦?，基本作用量子在物理學(xué)中所起的作用遠比我最初設(shè)想的要深刻得多?！逼绽士擞?918年獲諾貝爾獎。他的墓碑上只刻著他的姓名和h6.6261034J.s量子觀點：改變了大半個物理世界的根基，顛覆了整個化學(xué)世界！普朗克185819471272科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性128

35、物質(zhì)波德布羅意 能量量子化普朗克不確定關(guān)系海森伯回顧第一條線：人類對于光的認識歷程波動學(xué)說的巔峰峰回路轉(zhuǎn)石破天驚129問題：物理學(xué)的發(fā)展角度：什么是光電效應(yīng)?為什么要研究它？光電實驗現(xiàn)象與光的性質(zhì)（波？粒？）的關(guān)系。從實驗本身：光電實驗現(xiàn)象有哪些實驗事實？與經(jīng)典理論的矛盾？如何用新理論解釋？策略：問題驅(qū)動，讓學(xué)生自己思考而不是僅聽。盡量還原物理歷史過程。抽象概念形象化。問題：130一、光電效應(yīng)現(xiàn)象演示實驗1：紫外線燈照射鋅板P30儀器介紹。你觀察到現(xiàn)象？說明什么？如何檢驗？鋅板為什么帶電？P31在光的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫做光電子131光電效應(yīng)問題的邏輯關(guān)系

36、梳理：光照可以從金屬表面打出電子，通過打出的電子來了解光的情況。對微觀世界的探討：間接研究?？茖W(xué)家們當年關(guān)心的問題：1s可以照出多少光電子？用光電子數(shù)定量表示光的強弱？電子離開金屬板時的最大速度？光電子獲得的能量和光的能量有什么關(guān)系？有光照射一定發(fā)生光電效應(yīng)嗎？光照射金屬板多長時間才能發(fā)生光電效應(yīng)?132問題1:1s可以照出多少光電子？實驗裝置：光電管光源電流表電壓表電鍵滑動變阻器AK133光電管窗口可加不同顏色濾光片光源可在滑軌上移動134問題1:1s可以照出多少光電子？實驗原理：Q=It=ne，n=I/e,電流大小反應(yīng)1s到達A極光電子數(shù)多少K極1s照出的光電子數(shù)：n=I飽/eu0U小U足

37、夠大135問題1實驗：解釋入射光弱 U足夠大入射光強 U足夠大結(jié)論1：一定光照下，電壓增大到一定值，所有光電子都到達A極，此時電流叫飽和光電流。入射光越強，飽和光電流越大，說明單位時間內(nèi)照射出的光電子數(shù)越多。136問題2：電子離開金屬板時的最大速度怎么求？電源反向運動最快的電子到達A極時恰好減速為0UC0.55VUC遏止電壓137問題2結(jié)論結(jié)論2：遏止電壓（光電子的最大初動能）與光強無關(guān)，與入射光的頻率有關(guān)。入射光的頻率減小，光電子的最大初動能減小。138光電流與電壓圖線紫光的截止電壓綠光截止電壓較強紫光較弱紫光綠光強紫光弱紫光飽和光電流139強紫光弱紫光綠光140問題3：有光照射就一定發(fā)生光

38、電效應(yīng)現(xiàn)象嗎？實驗原理：改變?nèi)肷涔忸伾?改變?nèi)肷涔夤鈴娂幼銐虼蟮恼螂妷海瑤椭虺龅墓怆娮拥竭_A極。電 流 電 壓正 反濾色片能發(fā)生光電效應(yīng)的入射光最小頻率c稱為截止頻率（或極限頻率）。不同金屬有不同的截止頻率。141問題3結(jié)論：結(jié)論3：對某種金屬，入射光的頻率低于某個頻率時，不發(fā)生光電效應(yīng)。截止頻率（極限頻率）能否發(fā)生光電效應(yīng)與光強無關(guān)142問題4：光照射金屬板多上時間才能產(chǎn)生光電效應(yīng)？結(jié)論4：光電效應(yīng)在光照瞬間發(fā)生，精確實驗表明不超過10-9s143 實驗事實1 飽和光電流隨入射光的增強而增大?；蛘哒f入射光越強，單位時間逸出的光電子數(shù)越多。經(jīng)典理論解釋 光照射金屬表面，電子吸收能量。當電子

39、吸收的能量與原有的熱運動能量之和超過逸出功，電子就從表面逸出，這就是光電子。入射光越強，電子吸收的能量越多，能夠逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。經(jīng)典理論解釋光電效應(yīng)遇到的困難144 實驗事實2 光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與入射光強度無關(guān)。 經(jīng)典理論解釋 經(jīng)典波動理論認為，光的強弱與光的振動頻率無關(guān)而由振幅決定。入射光越強，電子逸出后的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓應(yīng)該與光強有關(guān)，與頻率無關(guān)。經(jīng)典理論解釋光電效應(yīng)遇到的困難 經(jīng)典理論與實驗事實不符！145 實驗事實3 入射光的頻率低于金屬的截止頻率時，無論入射光多強，都不能發(fā)生光電效應(yīng)。經(jīng)典理論解釋 經(jīng)典波動理論認為，不管光的頻

40、率如何，只要入射光足夠強，電子的能量積累時間足夠長，就可以獲得足夠的能量逸出表面。不應(yīng)該存在截止頻率。 經(jīng)典理論解釋光電效應(yīng)遇到的困難 經(jīng)典理論與實驗事實不符！146 實驗事實4 超過截止頻率的入射光照射金屬時不論光強多大，幾乎立刻發(fā)生光電效應(yīng)。經(jīng)典理論解釋 如果入射光很弱，按照經(jīng)典電磁波理論估算，電子需要幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得足夠的能量來逸出表面，這個結(jié)果遠遠大于10-9s。 經(jīng)典理論解釋光電效應(yīng)遇到的困難 經(jīng)典理論與實驗事實不符！147 實驗事實2: 光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與入射光強度無關(guān)。 實驗事實3: 入射光的頻率低于金屬的截止頻率時，無論入射光多強，都不

41、能發(fā)生光電效應(yīng)。 實驗事實4:超過截止頻率的入射光照射金屬時不論光強多大，幾乎立刻發(fā)生光電效應(yīng)。1905年愛因斯坦在德國權(quán)威雜志物理學(xué)年鑒上發(fā)表論光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個啟發(fā)性觀點,提出了光量子假說。愛因斯子理論解釋 金屬內(nèi)的電子吸收光子能量是不連續(xù)的。*電子一次性吸收一個光子的全部能量。若能量足夠大，部分金屬表面電子會立即逸出，其余電子吸收的能量會在與其他粒子作用時很快耗散。因此，光電效應(yīng)幾乎是瞬時的，電子不需要能量積累過程。 實驗事實4 超過截止頻率的入射光照射金屬時不論光強多大，幾乎立刻發(fā)生光電效應(yīng)。注：研究表明，在當時的實驗條件下，幾乎只能發(fā)生單光子吸收。后續(xù)研究

42、發(fā)現(xiàn)，在強光條件下還可能發(fā)生雙光子或三光子吸收現(xiàn)象。在這里對后者不作討論。光量子假說對光電效應(yīng)的解釋149量子理論解釋 若入射光子頻率過低，能量過小，金屬內(nèi)的電子吸收光子能量后，不足以克服阻礙做功而逸出。光在頻率一定時，光越強單位時間內(nèi)輻射的光子數(shù)越多，而每個光子能量不會變化。因此，即使*光強很大，但低于截止頻率時也無法發(fā)生光電效應(yīng)。 實驗事實3 入射光的頻率低于金屬的截止頻率時，無論入射光多強，都不能發(fā)生光電效應(yīng)。注：光強I指光在單位時間垂直照射在單位面積上的總光能。INh。N：單位時間垂直照射在單位面積上的光子數(shù)。光量子假說對光電效應(yīng)的解釋150 實驗事實2 光電子的最大初動能隨入射光頻率

43、的增大而增大，與入射光強度無關(guān)。 量子理論解釋 每種金屬都有確定的逸出功。由光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能與入射光頻率成線性關(guān)系，而與光強（單位時間輻射的光子數(shù)）無關(guān)。 金屬的截止頻率與逸出功的關(guān)系是：光量子假說對光電效應(yīng)的解釋151注：金屬的逸出功和截止頻率是由金屬原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，與入射光的頻率無關(guān)。幾種金屬的逸出功和截止（極限）頻率金 屬鎢鈣鈉鉀銣逸出功W0eV4.543.202.292.252.13截止頻率c10-14Hz10.957.735.535.445.15幾種金屬的逸出功和截止頻率152 實驗事實1 飽和光電流隨入射光的增強而增大?；蛘哒f入射光越強，單位時間逸出的光電子

44、數(shù)越多。量子理論解釋 入射光在頻率一定時，光越強單位時間內(nèi)輻射的光子數(shù)越多，金屬表面逸出的光電子也相應(yīng)增多。因此，飽和光電流隨入射光的增強而增大。光量子假說對光電效應(yīng)的解釋153對兩個過程的研究從KA過程：若恰末動能0KAv有沒有從K板打出：154逸出功金屬中原子外層的價電子（自由電子）會脫離原子而做無規(guī)則的熱運動。但溫度不高時，電子并不能大量逸出金屬表面，這表明金屬表層內(nèi)存在一種力，阻礙電子的逃逸。電子從金屬中掙脫出來，必須克服這種阻礙做功。逸出功是最容易逃逸的電子克服阻力做的功使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功，用W0表示。金屬外部金屬內(nèi)部自由電子吸收能量理解最小值的含

45、義： 金屬表面電子吸收能量剛好直接逸出，做功最少。逸出電子的初動能為零。155不同金屬的逸出功不同156普朗克電磁波在吸收和輻射時顯示出不連續(xù)性量子理論的創(chuàng)生和發(fā)展愛因斯坦電磁波本身不連續(xù)光本身就是由一個個能量子組成創(chuàng)生發(fā)展157目的：量子理論的初步驗證P34：密立根1868-1953 光電效應(yīng)實驗：測量金屬的遏止電壓UC與入射光的頻率算出h黑體輻射：h？v/1014HzUc/VOyx光電效應(yīng)：h6.561034J.s黑體：h6.631034J.s158 愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當時并未被物理學(xué)家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。一直對光子假設(shè)持有保留態(tài)度的美國物理學(xué)家密

46、立根，設(shè)計了高精確度的實驗裝置。經(jīng)過十年的試驗，終于驗證了光電方程的直線性并測出h6.5610-34Js。 密立根服從真理，宣布愛因斯坦假說得到證實?？茖W(xué)就是嚴峻的懷疑態(tài)度和對新思想的開放態(tài)度的混合?？茖W(xué)家說：“那的確是個好論據(jù)，我錯了?！比缓笳娴母淖兿敕?，揚棄舊觀點，科學(xué)就是這樣進步的。 由于愛因斯坦提出的光子假說成功地解釋了光電效應(yīng)的實驗規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎。密立根因測定基本電荷和研究光電效應(yīng)榮獲1923年諾貝爾物理學(xué)獎。向真理屈服是科學(xué)的美德密立根1868-1953 愛因斯考與討論：P35白天的天空各處都是亮的；航天員在大氣層外飛行時，盡管太陽的光

47、線耀眼刺目，其他方向的天空卻是黑的，甚至可以看見星星。這是為什么？ 光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。 160石墨對X射線的散射實驗 實驗裝置 康普頓正在進行物質(zhì)對X射線的散射實驗 光闌探測器j0散射波長X 射線管石墨體(散射物質(zhì))晶體實驗裝置示意圖161康普頓效應(yīng)與經(jīng)典理論的困境 康普頓效應(yīng) 1923年康普頓在做 x 射線通過物質(zhì)散射的實驗時，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長和散射物質(zhì)都無關(guān)。 經(jīng)典理論的困難 按經(jīng)典電磁理論，帶電粒子受到入射電磁波的作用而發(fā)生受迫

48、振動，振動著的微粒從入射光吸收能量，并向四周輻射，這就是散射光。散射光頻率應(yīng)該等于帶電粒子受迫振動的頻率，也就是入射光的頻率，因而散射光的波長與入射光的波長相同。 經(jīng)典理論與實驗事實不符！162光子模型對康普頓效應(yīng)的解釋 康普頓認為：X射線的光子既具有能量也有動量。光子與電子碰撞時遵守能量守恒定律和動量守恒定律。光子有一部分動量傳給電子，散射光子的能量減少，頻率減小，波長增加。光子與原子中束縛很緊的電子發(fā)生碰撞時，能量不會顯著減小，散射束中出現(xiàn)與入射光波長相同的射線。因為碰撞中交換的動量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長改變和散射角有關(guān)?？灯疹D由此獲得1927年諾貝爾物理學(xué)獎?？灯疹D189219621

49、63光子的能量和動量能量動量康普頓18921962愛因斯坦18791955光子具有動量，在散射過程中光子與原子碰撞動量損失，頻率變小，波長變大1643粒子的波動性165問題和對策：問題：學(xué)生無法理解！粒子是波動？我們的波動性如何表現(xiàn)？策略：把握學(xué)史，介紹物理的研究方法：對稱性。梳理知識脈絡(luò)，方便學(xué)生理解引用學(xué)生生活體驗來定量分析166粒子性波動性普朗克常量人類對于光的認識歷程167給學(xué)生的思考題：閱讀p37描述粒子性重要的物理量？描述波動性重要的物理量？德布羅意提出什么假說？在什么文章中提出的？根據(jù)什么提出的？168德布羅意的思維邏輯德布羅意1892-1987實物粒子也具有波動性利用類比的想法

50、，提出物質(zhì)波概念與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，或叫物質(zhì)波。預(yù)言：電子通過一個小孔或晶體時會形成衍射條紋。電子有質(zhì)量根據(jù)相對論：169這個推導(dǎo)不適用于電子：動量的表達式錯誤！170德布羅意1892-1987波動力學(xué)創(chuàng)始人，量子力學(xué)奠基人之一。原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)理論物理學(xué)。善于用歷史的觀點，對比的方法分析問題。 “整個世紀以來，在光學(xué)上，與波動方面的研究相比，對于實物粒子的研究，是否發(fā)生了相反的錯誤？是不是我們把粒子方面的圖像想得太多，而忽略了波的現(xiàn)象？”1924年，在博士論文關(guān)于量子理論的研究中提出德布羅意波，同時提出用電子在晶體上作衍射實驗的想法。利用類比的想法，提出物質(zhì)波概念，即實

51、物粒子也具有波動性與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，或叫物質(zhì)波愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽之為“揭開一幅大幕的一角”。德布羅意1711927年，C.J.戴維遜和G.P.湯姆遜分別利用晶體做了電子束衍射實驗，得到了電子的衍射圖樣。1929年，德布羅意成為以學(xué)位論文獲得諾貝爾物理學(xué)獎的第一人。C.J.戴維遜和G.P.湯姆遜為此獲得了1937年諾貝爾物理學(xué)獎。電子衍射X射線衍射C.J.戴維遜1881-1958 G.P.湯姆遜1892-1975 一個意外電子束衍射實驗172父子諾貝爾獎湯姆遜G.P.湯姆遜1892-1975 C.J.戴維遜和G.P.湯姆遜為此獲得了1937年諾貝爾物

52、理學(xué)獎。J.J.湯姆遜1856-1940 1906年,湯姆遜由于發(fā)現(xiàn)電子和對氣體放電理論和實驗做出了重大貢獻獲得諾貝爾物理學(xué)獎。父子173閱讀：P39電子顯微鏡如何提高分辨率：思考：加速電壓U100V時電子波長多大？電子質(zhì)量是91031kg電子德布羅意波長：電子加速階段：174計算：一個質(zhì)量是0.01kg，速度為3100m/s的子彈，它的德布羅意波長？宏觀物體的波長很?。?75人類對于光的認識歷程能量量子化普朗克德布羅意：粒子和波這兩種觀點應(yīng)該以某種方式統(tǒng)一。x射線是粒子和波的統(tǒng)一體粒子難以解釋波動難以解釋1764概率波177問題：學(xué)生難理解！粒子在空間上的位置由波函數(shù)確定。到底粒子還是波？何

53、時是粒子何時是波？策略：把握學(xué)史，還原物理的研究發(fā)展過程。梳理知識脈絡(luò)，方便學(xué)生理解問題和對策：178思考：P40波動理論如何解釋聲音的干涉和衍射？惠更斯原理，峰峰、谷谷加強，峰谷減弱。（多質(zhì)點行為）用粒子模型如何解釋氣體壓強？氣體小球碰撞（單質(zhì)點行為）經(jīng)典物理粒子運動的基本特性？任意時刻位置，速度確定經(jīng)典波的特性？時空周期性（頻率、波長）179如何說明：光的波動性不是光子之間的相互作用引起的，而是光子自身固有的性質(zhì)使雙縫的光源弱到只能通過一個光子，以排除光子之間的相互作用單個光子的位置不可預(yù)期，長時間曝光后得到干涉圖樣。玻恩如何解釋雙縫干涉的實驗現(xiàn)象？光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率

54、小解釋P41頁圖42：條件有何不同？現(xiàn)象有何不同？個數(shù)：100個，3000個，70000個大量符合干涉條紋。玻恩說的概率和拋硬幣的概率相同嗎？拋硬幣可能預(yù)期，量子事件不可預(yù)期。閱讀P4041180大量光子和電子逐個通過雙縫實驗結(jié)果的意義 （1）單個光子出現(xiàn)在哪一個位置上是不確定的。（2）大量光子出現(xiàn)在某個位置上的概率有多大，是可以根據(jù)波動的規(guī)律確定的。這種確定的概率分布導(dǎo)致干涉條紋的形成，即確定的宏觀結(jié)果。（3）光波是一種概率波。（4）與其他微觀粒子（電子、中子）相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波。通過100個電子通過3000個電子通過70000個電子181概率波和物質(zhì)波電子等實物粒子具有波動性即物質(zhì)波

55、。德布羅意1892-1987德國猶太裔物理學(xué)家，量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一。因?qū)α孔恿W(xué)的基礎(chǔ)性研究尤其是對波函數(shù)的統(tǒng)計學(xué)詮釋，獲得1954年的諾貝爾物理學(xué)獎。1929年由于物質(zhì)波獲得諾貝爾物理學(xué)獎。單個光子（電子）的位置概率滿足波函數(shù)分布。大量光子可形成顯著條紋。馬克斯玻類對于光的認識歷程能量量子化普朗克波概率玻恩183機械波：依靠介質(zhì)傳播的波。繩波、水波、聲波、地震波光波波動性：干涉、衍射、偏振粒子性：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)電磁波：無線電+紅外線+可見光+紫外線+射線+的大家庭物質(zhì)波：電子、中子等微觀粒子具有的波動性。體現(xiàn)在電子過晶體的衍射、電子顯微鏡概率波：單個光子和電子空間可能位置的概率滿足波函數(shù)分布。物質(zhì)波的波動性是一種概率波。對比幾種波1845不確定關(guān)系185問