光是波還是粒子

1、關(guān)于光是波還是粒子第1頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四有記者曾問英國(guó)物理學(xué)家、諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)卟祭窠淌冢汗馐遣ㄟ€是粒子？布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一個(gè)波，星期二、四、六它是一個(gè)粒子，星期天物理學(xué)家休息?！比绻闶遣祭窠淌冢瑢⑷绾螜C(jī)智地回答？那么光的本性到底是什么？光的本性第2頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四 干涉現(xiàn)象是波動(dòng)獨(dú)有的特征，如果光真的是一種波，就必然會(huì)觀察到光的干涉現(xiàn)象.1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯楊(1773-1829)在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉.兩列或幾列光波在空間相遇時(shí)相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)

2、域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。 第3頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四 光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時(shí)，光將偏離直線傳播的途徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，叫光的衍射(Diffraction of light)。 光的衍射和光的干涉一樣證明了光具有波動(dòng)性。 第4頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射增透膜薄膜干涉鏡面檢測(cè)光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光確實(shí)是一種波第5頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四光電效應(yīng)的基本規(guī)律2.愛因斯坦的光電方程1.極限頻率，入射光的頻率 EK=hv-w3.光電子的瞬時(shí)性4.

3、光電流的強(qiáng)度第6頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四愛因斯坦康普頓光電效應(yīng)以及康普頓效應(yīng)等無(wú)可辯駁的證實(shí)了光是一種粒子第7頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性第8頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四頻率低波長(zhǎng)長(zhǎng)的光波動(dòng)性較明顯頻率高波長(zhǎng)短的光粒子性較明顯光具有波粒二象性第9頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四當(dāng)我們用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，將感光膠片放在屏的位置上，會(huì)看到什么樣的照片呢？為什么會(huì)有這種現(xiàn)象？第10頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四

4、短長(zhǎng)曝光時(shí)間結(jié)論1、這張照片清晰的顯示了光的粒子性2、光子落在某些條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大（干涉加強(qiáng)區(qū)），說(shuō)明光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動(dòng)規(guī)律進(jìn)行解釋第11頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四光波是一種概率波，概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性伽爾頓板實(shí)驗(yàn)表明單個(gè)小球下落的位置是不確定的,但是它落在中間狹槽的可能性要大一些，即小球落在中間的概率較大第12頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四思考與討論 根據(jù)你的理解，說(shuō)明概率的意義，舉出幾個(gè)日常生活中的或科學(xué)中的事例，說(shuō)明哪些事件是個(gè)別出現(xiàn)時(shí)看不出什么規(guī)律，而大量出現(xiàn)時(shí)則顯示出一定的規(guī)律性 生活中，涉

5、及概率統(tǒng)計(jì)的事件很多，例如：在研究分子熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，研究單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是毫無(wú)意義的，需要研究的是大量分子整體表現(xiàn)出來(lái)的規(guī)律，這叫做統(tǒng)計(jì)規(guī)律例如：物體的溫度第13頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四猜測(cè)光既是一種波，又是一種粒子，因此有的科學(xué)家猜測(cè)，在一束光中，光子之間的相互作用使光表現(xiàn)出了波的性質(zhì)，現(xiàn)在請(qǐng)大家猜測(cè)一下是否是這一原因？如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明你的觀點(diǎn)？第14頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四讓我們換一個(gè)角度思考仍然考慮雙縫干涉實(shí)驗(yàn)減弱光源分析第15頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四當(dāng)光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)和多個(gè)光

6、子時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間曝光得到的照片仍然和光源很強(qiáng)、曝光時(shí)間較短時(shí)一樣，則光的波動(dòng)性不是光子之間的相互作用引起的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性第16頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四光既表現(xiàn)出波動(dòng)性，又表現(xiàn)出粒子性，由于微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，而我們的經(jīng)驗(yàn)僅局限于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)在生活中找不到一個(gè)既具有粒子性、又具有波動(dòng)性的物理模型幫助我們研究光子的規(guī)律第17頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四氣體分子熱運(yùn)動(dòng)時(shí)電流光的波動(dòng)性光的粒子性我們?cè)谒伎嘉锢砀拍罨蛭锢硪?guī)律時(shí)，往往建立新的模型第18頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四隨著人類認(rèn)識(shí)的范

7、圍不斷擴(kuò)大，不可能直接感知的事物出現(xiàn)在我們的眼前，需要我們建立新的模型，提出新的理論來(lái)進(jìn)行研究，對(duì)于一種模型，只要能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，它就能在一定范圍內(nèi)表示所研究對(duì)象的規(guī)律第19頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四光的波粒二象性 惠更斯波動(dòng)說(shuō)牛頓的微粒說(shuō)麥克斯韋光的電磁說(shuō)愛恩斯坦光子說(shuō)光本性認(rèn)識(shí) 第20頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四1光子既不是經(jīng)典的波（惠更斯波），也不是經(jīng)典的粒子（牛頓彈性球）。光是客觀世界物質(zhì)形式之一。2光的波粒二象性最好地反映了自然科學(xué)中的矛盾統(tǒng)一性，對(duì)立依存的唯物辯證思想和奇異和諧美。由此使人類對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)大步向前。第21

8、頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四（）、光波有一定的頻率和波長(zhǎng)，光子有一定的能量和動(dòng)量，是個(gè)矛盾對(duì)立的統(tǒng)一體，彼此含有對(duì)方的成份，共存于光的統(tǒng)一體中。，。光的波粒二象性第22頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四A在傳播過程中波動(dòng)性顯著，光在與物質(zhì)作用時(shí)粒子性表現(xiàn)顯著。B大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果則顯示出粒子性。C頻率越低的光，波動(dòng)性越A顯著，頻率越高的光，粒子性越顯著。（）只有一個(gè)差異：在一定條件下波動(dòng)性顯著，在另一條件下粒子性顯著，即我們觀察到這對(duì)矛盾的主要方面。第23頁(yè)，共25頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期四課堂小結(jié)光的波粒二象性雙縫干涉實(shí)驗(yàn)曝光量很少膠片上是一些不規(guī)則的分布的點(diǎn)子粒子性曝光很大膠片上出現(xiàn)明暗相間的條紋波動(dòng)性光波是概率波明條紋是光子到達(dá)概率大出，暗條紋是光子到達(dá)概率小處，是符合波動(dòng)規(guī)律康普頓效應(yīng)光電效應(yīng)光的干涉和衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性說(shuō)明具有波動(dòng)性光具有波粒二象性光的波粒二象性 少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量