2022年高中物理 《光的波粒二象性》教案 新人教版選修3-5

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1、2022年高中物理 《光的波粒二象性》教案 新人教版選修3-5 教學(xué)目的:使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)和理解光的波粒二象性,并了解人類的認(rèn)識(shí)進(jìn)入微觀世界的途徑和方法 教學(xué)過程: 一、復(fù)習(xí)提問 關(guān)于光的本性的認(rèn)識(shí),歷史上都有過哪些學(xué)說。簡要說明其發(fā)展過程 二、引入新課 光的干涉、衍射等現(xiàn)象無可爭辯地表明光具有波動(dòng)性,而光電效應(yīng)又無可爭辯地表明光具有粒子性。由于光既具有波動(dòng)性又具有粒子性,我們將無法只用其中的一種去說明光的一切行為。 現(xiàn)在,人們認(rèn)識(shí)到,光既具有波動(dòng)性又具有粒子性,也就是說光具有波粒二象性。 那么,我們有什么理由承認(rèn)光具有波和粒子的雙重性質(zhì)呢? 首先,我們看到光子說并未否定電磁說

2、,在一定程度上揭示了光的二象性。如: 光子的能量: E=hr=hc/λ 光子的動(dòng)量 P=hr/c=h/λ E、P是粒子的特征而r、λ是波的特征 又如:光子說所闡述的光子的動(dòng)量P=hr/c=E/c;電磁說所闡述的輻射能具有的動(dòng)量P=E/C 兩學(xué)說一致的,可見,對于宏觀物體來說不可想象的波粒二象性,在微觀領(lǐng)域里卻是不可避免必須承認(rèn)的現(xiàn)實(shí),不過,我們不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的波(經(jīng)典波)也不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子(經(jīng)典粒子) 其次,我們從下面實(shí)驗(yàn)中得到理解。 雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在像屏處放置照相底片,并設(shè)法減弱光流強(qiáng)度。使光子一個(gè)一個(gè)

3、地通過狹縫。 (1)曝光時(shí)間不太長,底片上只出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的點(diǎn)子 點(diǎn)子、表現(xiàn)出粒子性,點(diǎn)子分布的無規(guī)則,表明光子沒有一定的軌道(即不遵守牛頓動(dòng)定律) (2)曝光時(shí)間足夠長(或強(qiáng)光短時(shí)間曝光),底片上出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋。 大量光子表現(xiàn)出波動(dòng)性,光波強(qiáng)度大的地方——光子到達(dá)機(jī)會(huì)多的地方——光子到達(dá)幾率大的地方 從這個(gè)意義上,我們可以把光的波動(dòng)性看用是大量光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律——一種幾率波 結(jié)論: 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動(dòng)性 個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性 從各種頻率電磁波的探測來理解低頻率光子容易顯示波動(dòng)性高頻率光子容易顯示粒子性 總之:我們要理解各種頻率的電磁波,就必須綜

4、合運(yùn)用波動(dòng)觀點(diǎn)和粒子的觀點(diǎn),這是由于波動(dòng)性與粒子性是光所具有的不可分割的屬性,即波粒二象性。從此我們已開始接觸到微觀世界具有的特殊規(guī)律。 習(xí)題精選 下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中正確的是   A、光的波動(dòng)性和粒子性是相互矛盾的,不能統(tǒng)一   B、在衍射現(xiàn)象中,暗條紋的地方是光子永遠(yuǎn)不能到達(dá)的地方   C、大量光子表現(xiàn)出的波動(dòng)性強(qiáng),少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)   D、頻率低的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng),頻率高的光子表現(xiàn)出的波動(dòng)性強(qiáng) 答案:C 典型例題   例題1:光的( ?。┖停ā 。┈F(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性, 現(xiàn)象說明光具有粒子性。我們無法只用其中一種觀點(diǎn)說明光的一切行為,因而認(rèn)為光具有(  )性。   答案:干涉,衍射,光電效應(yīng),波粒二象   例題2:光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性。大量光子表現(xiàn)出的(  )強(qiáng),少量光子表現(xiàn)出的(  )強(qiáng);頻率高的光子表現(xiàn)出的(  )強(qiáng),頻率低的光子表現(xiàn)出的(  ?。?qiáng)。 課后作業(yè):[ 1、 關(guān)于波泣二象性,可否理解為在某些情況下光只具有波動(dòng)性,又在另外某些情況下只具有粒子性? 2、 為什么說象光子這樣的微觀粒子,只有從波粒二象性出發(fā),才能說明它的各種行為呢?[來

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