2013年高中物理 2.3 光是波还是粒子精品课件 沪科版选修3-5.ppt

23光是波还是粒子光是波还是粒子 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练2 23 3课标定位课标定位学学习习目目标标：1.知道光具有波粒二象性知道光具有波粒二象性2了解概率波的含了解概率波的含义义，知道光是一种概率波，知道光是一种概率波重点重点难难点：点：认识认识光具有波粒二象性光具有波粒二象性课标定位课标定位课前自主学案课前自主学案一、光的波粒二象性一、光的波粒二象性光光的的干干涉涉、衍衍射射、偏偏振振现现象象表表明明光光具具有有_性性，麦麦克克斯斯韦韦提提出出了了光光是是一一种种_，并并且且得得到到了了证证实实光光电电效效应应和和康康普普顿顿效效应应表表明明光光具具有有_性性，现现代代物物理理学学对对光光的的本本性性的的认认识识是是：光光是是波波，同同时时也是粒子，即光具有也是粒子，即光具有_性性波波动动电电磁波磁波粒子粒子波粒二象波粒二象二、再探光的双二、再探光的双缝缝干涉干涉实验实验重重做做光光的的双双缝缝干干涉涉实实验验，分分别别按按下下面面的的步步骤骤进进行：行：1很很短短的的曝曝光光时时间间，底底片片上上出出现现了了随随机机分分布布的的光点光点2很很长长的的曝曝光光时时间间，底底片片上上出出现现了了清清晰晰的的干干涉涉图样图样，曝光，曝光时间时间越越长长，图样图样就越清晰就越清晰光光子子出出现现在在明明条条纹纹处处的的概概率率_出出现现在在暗暗条条纹纹处处的的概概率率，用用光光子子在在空空间间出出现现的的概概率率来来解解释释光光的的干涉干涉图样图样，即，即认为认为光是一种光是一种_大于大于概率波概率波思考感悟思考感悟双双缝缝干涉干涉现现象中暗条象中暗条纹纹是光子达不到的地方是光子达不到的地方吗吗？提提示示：不不是是个个别别光光子子的的运运动动表表现现为为粒粒子子性性，大大量量光光子子的的运运动动表表现现为为波波动动性性在在干干涉涉条条纹纹中中，显显现现明明条条纹纹的的地地方方，也也就就是是光光子子到到达达机机会会多多的的地地方方，即即光光子子出出现现概概率率大大的的地地方方；显显现现暗暗条条纹纹的的地地方方，也也就就是是光光子子到到达达机机会会少少的的地地方方，即即光光子子出出现现概概率率小的地方小的地方核心要点突破核心要点突破一、一、对对光的波粒二象性的理解光的波粒二象性的理解实验实验基基础础表表现现说说明明光的光的波波动动性性干涉干涉和衍和衍射射(1)光光是是一一种种概概率率波波，即即光光子子在在空空间间各各点点出出现现的的可可能能性性大大小小(概概率率)可可用用波波动规动规律来描述律来描述(2)足足够够能能量量的的光光在在传传播播时时，表，表现现出波的性出波的性质质.(1)光光的的波波动动性性是是光光子子本本身身的的一一种种属属性性，不不是是光光子子之之间间相相互互作用作用产产生的生的(2)光光的的波波动动性性不不同同于宏于宏观观观观念的波念的波实验实验基基础础表表现现说说明明光的粒光的粒子性子性光光电电效效应应、康普康普顿顿效效应应(1)当当光光同同物物质质发发生生作作用用时时，这这种种作作用用是是“一一份份一一份份”进进行行的的，表表现现出粒子的性出粒子的性质质(2)少少量量或或个个别别光光子子清清楚楚地地显显示示出出光光的的粒粒子性子性.(1)粒粒子子的的含含义义是是“不不连连续续”、“一份一份一份一份”的的(2)光光子子不不同同于于宏宏观观观观念念的的粒子粒子光的波光的波粒二象粒二象性性(1)大大量量光光子子易易显显示示波波动动性性，而而少少量光子易量光子易显显示粒子性示粒子性(2)波波长长长长(频频率低率低)的光波的光波动动性性强强，而波而波长长短短(频频率高率高)的光粒子性的光粒子性强强.(1)光光子子说说并并未未否否定定波波动动性性，Ehhc/中中，和和就就是是波的概念波的概念(2)波波和和粒粒子子在在宏宏观观世世界界是是不不能能统统一一的的，而而在在微微观观世世界却是界却是统统一的一的.二、二、对对概率波的理解概率波的理解1单单个光子运个光子运动动的偶然性的偶然性我我们们可可以以知知道道光光子子落落在在某某点点的的概概率率，但但不不能能预预言言光光子子落落在在什什么么位位置置，即即光光子子到到达达什什么么位位置置是是随随机机的，是的，是预预先不确定的先不确定的 2大量光子运大量光子运动动的必然性的必然性由由波波动动规规律律，我我们们可可以以准准确确地地知知道道，大大量量光光子子运运动动时时的的统统计计规规律律，因因此此我我们们可可以以对对宏宏观观现现象象进进行行预预言言特特别别提醒：提醒：概念波是概念波是统计规统计规律的一种表律的一种表现现即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)在在双双缝缝干干涉涉实实验验中中，若若在在像像屏屏处处放放上上照照相相底底片片，并并使使光光子子流流减减弱弱到到使使光光子子只只能能一一个个一一个个地地通通过过狭狭缝缝，实实验验结结果果证证明明，如如果果曝曝光光时时间间不不太太长长，底底片片上上出出现现_；如如果果曝曝光光时时间间足足够够长长，底片上出底片上出现现_解解析析：在在双双缝缝实实验验中中，如如能能使使光光子子一一个个一一个个地地通通过过狭狭缝缝，如如果果曝曝光光时时间间短短时时，底底片片上上只只出出现现一一些些无无规规则则分分布布的的点点子子，形形不不成成干干涉涉特特有有的的明明、暗暗相相间间的的条条纹纹，表表现现出出光光的的粒粒子子性性点点子子分分布布看看似似无无规规则则，但但点点子子在在底底片片上上各各处处出出现现的的概概率率却却遵遵从从双双缝缝干干涉涉实实验验中中波波强强分分布布的的规规律律；如如果果曝曝光光时时间间足足够够长长，底底片片上上就就出出现现如如同同强强光光短短时时间间曝曝光光一一样样的的规规则则的的干干涉涉条条纹纹在在干干涉涉条条纹纹中中光光波波强强大大的的地地方方，也也就就是是光光子子到到达达机机会会多多的的地地方方所所以以，这这种种意意义义上上，可可以以把把光光的的波波动动性性看看作作表表明明光光子子运运动动规规律律的的一种概率波一种概率波答案：答案：无无规则规则分布的光点分布的光点规则规则的干涉的干涉图样图样课堂互动讲练课堂互动讲练光的波粒二象性的应用光的波粒二象性的应用类型一类型一例例例例1 1 下下列列有有关关光光的的波波粒粒二二象象性性的的说说法法中中，正正确的是确的是()A有的光是波，有的光是粒子有的光是波，有的光是粒子B光子与光子与电电子是同子是同样样的一种粒子的一种粒子C光光的的波波长长越越长长，其其波波动动性性越越显显著著；波波长长越越短，其粒子性越短，其粒子性越显显著著D大量光子的行大量光子的行为为往往往往显显示出粒子性示出粒子性【精精讲讲精精析析】一一切切光光都都具具有有波波粒粒二二象象性性，光光的的有有些些行行为为(如如干干涉涉、衍衍射射)表表现现出出波波动动性性，光光的的有有些些行行为为(如如光光电电效效应应)表表现现出出粒粒子子性性，所所以以，不不能能说说有有的光是波，有的光是粒子的光是波，有的光是粒子虽虽然然光光子子与与电电子子都都是是微微观观粒粒子子，都都具具有有波波粒粒二二象象性性，但但电电子子是是实实物物粒粒子子，有有静静止止质质量量，光光子子不不是是实实物物粒粒子子，没没有有静静止止质质量量，电电子子是是以以实实物物形形式式存存在在的的物物质质，光光子子是是以以场场形形式式存存在在的的物物质质，所所以以，不能不能说说光子与光子与电电子是同子是同样样的一种粒子的一种粒子光光的的波波粒粒二二象象性性的的理理论论和和实实验验表表明明，大大量量光光子子的的行行为为表表现现出出波波动动性性，个个别别光光子子的的行行为为表表现现出出粒粒子子性性光光的的波波长长越越长长，衍衍射射性性越越好好，即即波波动动性性越越显显著著，光光的的波波长长越越短短，其其光光子子能能量量越越大大，个个别别或或少少数数光光子子的的作作用用就就足足以以引引起起光光接接收收装装置置的的反反应应，所所以其粒子性就很以其粒子性就很显显著著综综上所述，本上所述，本题题正确答案正确答案为选项为选项C.【答案答案】C【名名师师点点睛睛】把把微微粒粒与与波波对对立立是是由由于于人人们们对对自自然然界界认认识识的的局局限限，现现代代物物理理学学对对自自然然的的认认识识，已已经经打打破破了了这这种种局局限限，光光既既是是波波又又是是粒粒子子，只只是在不同是在不同环环境条件下，它境条件下，它们显现们显现的程度不同的程度不同对概率波的理解对概率波的理解类型二类型二例例例例2 2 在在单单缝缝衍衍射射实实验验中中，中中央央亮亮纹纹的的光光强强占占从从单单缝缝射射入入的的整整个个光光强强的的95%以以上上假假设设现现在在只只让让一个光子通一个光子通过单缝过单缝，那么，那么该该光子光子()A一定落在中央亮一定落在中央亮纹处纹处B一定落在亮一定落在亮纹处纹处C可能落在暗可能落在暗纹处纹处D落在中央亮落在中央亮纹处纹处的可能性最大的可能性最大【自自主主解解答答】根根据据光光的的概概率率波波的的概概念念，对对于于一一个个光光子子通通过过单单缝缝落落在在何何处处，是是不不可可确确定定的的，但但概概率率最最大大的的是是落落在在中中央央亮亮纹纹处处，可可达达到到95%以以上上当当然然也也可可落落在在其其他他亮亮纹纹处处，还还可可能能落落在在暗暗纹纹处处，不不过过，落在暗，落在暗纹处纹处的概率很小，故的概率很小，故C、D正确正确【答案答案】CD【规规律律总总结结】必必须须注注意意，暗暗纹纹处处也也有有光光子子到到达达，只只是是由由于于光光子子个个数数少少，反反射射后后进进入入人人眼眼的的光子数少，人的光子数少，人的视觉视觉神神经经感感觉觉不到不到