2022-2023學年粵教版選擇性必修第三冊 4.3光的波粒二象性 課件（13張）

第四章波粒二象性第三節(jié)光的波粒二象性粵教版選擇性必修第三冊一、光的本性之爭人類從古代到近代、東方和西方科學家對光的本性的認識過程：（1）戰(zhàn)國時期的《墨經(jīng)》記載了投影、小孔成像等現(xiàn)象；（2）古希臘學者歐幾里得的《反射光學》論述了光在傳輸過程中的原理和光的反射定律；人類從古代到近代、東方和西方科學家對光的本性的認識過程：17世紀明確形成了兩大對立學說牛頓一、光的本性之爭惠更斯微粒說波動說由于波動說沒有數(shù)學基礎(chǔ)以及牛頓在物理學界的崇高地位，得微粒說一直占上風19世紀初證明了波動說的正確性一、光的本性之爭人類從古代到近代、東方和西方科學家對光的本性的認識過程：1807年，英國科學家托馬斯·楊做了著名的光的雙縫干涉實驗；相鄰的兩個明條紋之間的距離：一、光的本性之爭人類從古代到近代、東方和西方科學家對光的本性的認識過程：1862年，英國科學家麥克斯韋預言光是一種電磁波1888年，德國物理學家赫茲通過實驗發(fā)現(xiàn)了電磁波。

【討論與交流】光電效應和康普頓效應讓光的微粒說以一種新的形式呈現(xiàn)于世人面前。但愛因斯坦所說的“光子”與牛頓所堅持的“微粒”是一樣的嗎？

愛因斯坦所提出的光子說認為光子是波動性與物質(zhì)性統(tǒng)一存在的，而牛頓提出的微粒說則認為非此即彼，不是物質(zhì)就是波動，并且他認為光只有物質(zhì)性。

實驗一：點光源S發(fā)出的光經(jīng)雙縫S1和S2后到達感光片D。

實驗現(xiàn)象：產(chǎn)生干涉，在感光片上形成明暗相間的干涉條紋。

實驗結(jié)論：說明光具有波動性。

實驗二：將光源S的強度降低，直到入射光減弱到每次只有一個光子經(jīng)過夾縫。（1）記錄一段時間：感光片上呈現(xiàn)雜亂分布的幾個亮點；（2）記錄時間加長：亮點在感光片上形成模糊的條紋，光子主要落在感光片的亮紋處，這就是干涉條紋；（3）記錄時間越長：干涉條紋越明顯。

實驗結(jié)論：光具有粒子性

實驗結(jié)論：光具有波動性。二、光的波粒二象性

對于單個光子而言，它的運動時不確定的，通過夾縫后所處的位置也是不確定的，但從大量光子的行為來看，它們在某個位置出現(xiàn)的概率大，另一些位置出現(xiàn)的概率小，概率大的位置和概率小的位置恰好與某種波干涉的亮條、暗條的位置相合，所以光是一種概率波。光子出現(xiàn)的概率大【思考問題】光波和機械波有什么不同？

機械波在介質(zhì)中傳播，光波可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)；

光的干涉圖景實際上并非是水波那樣波峰與波峰疊加、波峰與波谷疊加的圖景，明條紋只是光子到達概率大的地方。練習1：在學完“光的波粒二象性”內(nèi)容后，小李同學說：“大量光子的行為表現(xiàn)為波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性。當光表現(xiàn)為波動性時，就不具有粒子性了；而光表現(xiàn)出粒子性時，就不在具有波動性了?！彼挠^點正確嗎？為什么？觀點錯誤。光的干涉和衍射實驗表明光是一種電磁波，具有波動性，光電效應則表明光具有粒子性，在某種情況下，光表現(xiàn)為波動性，并不代表其不具備粒子性。光的波粒二象性表明，無論在何種情況下，光同時具有波動性和粒子性。練習2：小玲同學認為，光波和聲波都具有波動性，只不過光波的頻率高，波長較短。對此，你認同她的觀點嗎？為什么？不認同。光是電磁波，聲波是機械波，它們的本質(zhì)是不同的。聲波有振幅、頻率，頻率較低，波長較長。光波不是機械波，具有波粒二象性，是一種能量，發(fā)射光波需要電磁性質(zhì)的能量釋放過程，而發(fā)射聲波只需要振動的物體帶動空氣振動即可。練習3：在光的單縫衍射實驗中，在光屏上放上照相底片，并設法控制光的強度，盡可能使光子一個一個地通過狹縫，假設光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90%，下列說法正確的是()A．第一個光子一定出現(xiàn)在中央亮紋上B．第一個光子可能不出現(xiàn)在中央