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
;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证明了光具有粒子性,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:
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(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
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
却表现出一种规律概率规律。
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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。
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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”。
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