光的波粒二象性

光的波粒二象性 高三物理教案 浠水一中 李春山 第2节 光的波粒二象性 教学目标: 一、知识目标 1. 了解事物的连续性与分立性是相对的; 2. 了解光既具有波动性，又具有粒子性; 3. 了解光是一种概率波。 二、能力目标 1. 能自己举出实例理解连续性与分立性是相对的; 2. 能通过日常和实验事例理解概率的意义; 3. 能领会课本的实验意义。 三、德育目标 通过这节课的学习，领会实验是检验真理的唯一标准;体会我们唯有敢于打破旧的传统的经验才能有所创新、有所发现。 教学重点:1.光具有波粒二象性;2.光是一种概率波。 教学难点:1.概率概念;2.光波是概率波。 教学方法:在学生阅读课文及《康普顿效应》材料的基础上对分立性和连续性、概率、光波是概率波等问题展开课堂讨论，由学生回答课本提出的问题，最后由教师归纳，统一认识。 教学过程: 一、引言:干涉和衍射现象说明了光具有波动性。而光电效应现象又无可辩驳地了光具有粒子性，这使人们感到困惑，光的面目究竟是什么样的,我们好象很难在脑子里描绘出光既是粒子又是波的图 景。所以这一节课我们将继续学习关于光是什么的课题光的波粒二象性。 二、布置学生阅读课本，同时思考课本中的“思考与讨论”及练习二的(1)、(2)、(3)。 三、课堂讨论: 第 1 页 共 5 页 高三物理教案 浠水一中 李春山 (一)、光的波粒二象性 1.光的波动性和粒子性的实验基础。 2.分立与连续是相对的 老师问:谁能仿照课本的例子举例说明分立性与连续性是相对的, 例子: a. 在地上撒一把米，这些米看起来是分立的，如果直接倒 几筐米组成米堆时，测一堆米的体积可以认为它是连续的。 b. 下雨天，一开始是雨点，是分立的，下大了以后，就变 成连续的了。 c. 课本中的实验，当曝光量很少时，在胶片上是一个一个 的点，这时光看起来是分立的;曝光量多的时候就变成亮带了， 这时又是连续的。 引导学生回答出:当通过狭缝的光很少时，这时它们就像撒在地上的 一把米，表现出粒子性;当曝光量很大时表现出连续性。 说明:当曝光量很大时出现的干涉亮条纹的地方和利用机械波的干涉 公式计算的结果刚好又是相符的，正是某种波通过双缝后发生 干涉时振幅加强的区域。故说明光是一种波，具有波动性。 教师归纳:少量光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性。 3.概率概念 教师:我们现在来讨论概率的意义，概率表征某一事物出现的可能性。 让我们来看看课本的思考题，你们能否举例说明有些事件个别出 现时看不出什么规律，而大量出现时则显示出一定的规律性, 例子: 在热学中研究分子热运动的速率。温度升高时，不一定每一个分子运动的速率都增大，每个分子速率的变化没规律，但多数分子的速率在某一个值附近。随着温度的升高这一值会向速率大的方向移动。也就是说，个别分子的运动是完全无规律的，但对大量分子所做的统计 分析却表现出一种规律概率规律。 第 2 页 共 5 页 高三物理教案 浠水一中 李春山 教师引导回到课本上来:当曝光量很大时，实验就得到了丁图，那些亮条纹就是光子到达概率多的地方。 4.光波是一种概率波 教师:让我们首先来想这个问题，光波和机械波有什么不同, 学生:机械波在介质中传播，光波可以在真空中传播，不需要介质。 教师:比如绳波在绳中传播，是靠一部分对另一部分的作用来使振动 传播开去的。但是，我们能不能这样设想，相邻的光子之间也 有一种相互作用从而形成光波呢, 学生:课本已有实验证明了不是这个原因。当每次只让一个光子通过 狭缝时，仍然会出现相同的实验结果。 5.波动性不是光子之间的相互作用的结果;波动性是光子的一种固有 属性。 教师总结性指出:光波确实和机械波不同，但非常奇妙的是，在光的 干涉中那些出现明条纹的地方和利用机械波的干涉公式计算的 结果刚好又是相符的，即光子在空间各点出现的可能性的大小， 可以用波的规律来描述。从这个意义上说，我们说光是一种波。 但光的干涉图景实际上并非是水波那样波峰与波峰叠加、波峰 与波谷叠加的图景，明条纹只是光子到达概率大的地方。尽管 这些让人觉得不可思议，但这是实验事实，我们必须接受。 归纳:光具有波动性也具有粒子性，但它既不是宏观概念中的波，也 不是宏观概念中的粒子。 (二)、小结 1. 光的波动性不同于宏观的波。 光是概率波，波动性是光子的固有属性;宏观的波是介质质点间的相互作用产生的; 2. 光的粒子性不同于。 光子的运动轨迹是不确定的，这与宏观的粒子显然不同。 3. 在光子数目少、照射时间短、波长小、频率大时，光的粒子性显著; 在光子数目多、照射时间长、波长大、频率小时，光的波动性显著。 第 3 页 共 5 页 高三物理教案 浠水一中 李春山 四、课堂巩固练习 分别让学生简述练习二的(1)(2)(3)题 五、作业:预习下一节“能级”。 第 4 页 共 5 页 高三物理教案 浠水一中 李春山 第 5 页 共 5 页