人教版高中物理第三册光的波粒二象性.doc

用心爱心专心

光的波粒二象性
〖教学目标〗
了解事物的连续性与分立性是相对的.了解光既具有波动性,又具有粒子性.了解光是一种概率波.
〖教学重点〗光的一种概率波
〖教学难点〗光子的波动规律是难点。
〖主要教学过程〗
引入
光的本质是什么?有谁能够讲一讲你在这方面所了解到的内容?
确实，对光的本质的认识，在物理学发展史上有着曲折的过程，而且有过激烈的争论．争论的焦点为——光到底是粒子还是波．而且都试图把光的本性归结到自己的观点之中，但事实未能使人们如愿．
光的干涉、衍射雄辩地说明光是一种波，光电效应等现象又无可非议地说明光是粒子(当然这里的波已不再是惠更斯提出的在“以太”中传播的弹性脉动波，而这里的粒子也不再是牛顿微粒说中的弹性粒子，而是光子)，最终人们不得不承认，光既有波动性又有粒子性，即光具有波粒二象性这样一个事实．
新课教学
一、光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性．
为了更好地说明光具有波粒二象性，让我们循着前人的足迹来回顾一下有关的实验．
介绍实验：用微弱的光照射双缝，并使光通过双缝到达光屏(感光胶片)，在照射时间不。太长的情况下，胶片上的点迹是随机、散落而且是毫无规律的．这个事实说明了光是“一份一份”的粒子．
1、光是粒子(光子)．
对于随机散落的光子，随着照射时间的延长，胶片上的痕迹表现出光在某个区域落脚的可能性较大，而在另一些区域分布较少的规律性分布。该分布的情况恰好与用强光照射(此时可认为光是连续的)形成干涉条纹的情况相吻合，这种规律性与波动的规律一致．所以我们说光是一种波．
2、光是一种波．
单个光子的随机性与大量光子的规律性也体现了对事物认识的一个重要观点，这就是：
3、分立性与连续性是相对的．
光子的行为服从统计规律．干涉加强处表示光子到达的数目多，从统计的观点来看就是光子在该处出现的概率大，干涉减弱处表示光子到达的数目少，也就是光子在该处出现的概率小．这种概率的大小服从波动规律，因此我们把光波叫做概率波．光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可以用波动规律来描述。
引导学生谈对概率的理解。
4、光是一种概率波。
从经典物理学的角度上讲，波动应该是质点间相互作用的结果．在这里，光子具有波动性就应该是光子与光子作用的结果．但人们发现在上述双缝实验中，假使光很弱，弱到光子一个一个地射向胶片(这时排除了光子间有相互作用)，在照射时间足够长时，底片上最终还是形成了干涉图样，这说明波动性不是由于光子间相互作用引起的，而是单个光子的固有属性．
更有趣的是，尽管让光子一个一个地通过狭缝，如果挡住一个缝，干涉条纹不再出现，好像一个独立运动的光子能“知道”另一个狭缝的存在似的．这一点似乎让人不可思议，其实这也说明波动性恰是光子的固有特性。
二、建立模型是科学研究的需要.模型的正确与否要看其能否正确反映研究对象的客观规律．
对微观领域不能抱着宏观的、固有的模式去理解，而应建立一个全新的模型．只要该模型能正确地代表研究对象，很好地解释其现象和规律，则可承认其正确性．光的波粒二象性正是这样一个“古怪”而被事实证明是正确的模型．
小结
1.微粒性与波动性的相互联系与渗透。
2.波动性与微粒性互相转化。
3.用概率的思想理解光波。
巩固练习
1、对于光的波粒二象性的说法中，正确的是()
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样是一种波
C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
D．光是一种波，同时也是一种粒子．光子说并未否定电磁说，在光子能量E=hv中，频率v仍表示的是波的特性
2、用功率Po=1W的光源，照射寓光源r=1m处的某块金属薄片．已知光源发出的波长λ=600nm的单色光，试计算：
(1)每单位时间内打到金属板／m2面积上的光子数．
(2)若取该金属原子半径r1=0.5×10-10m，则金属表面上每个原子平均需要用多少时间才能接收到一个光子?
作业