2018_2019版高中物理第2章波和粒子2.3光是波还是粒子课件沪科版.pptx

2.3 光是波还是粒子,第2章 波和粒子,学习目标 1.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系. 2.知道光是一种概率波，知道概率波的统计意义. 3.会用光的波粒二象性分析有关问题.,内容索引,知识探究 新知探究 点点落实,题型探究 重点难点 各个击破,达标检测 当堂检测 巩固反馈,知识探究,一、光的波粒二象性,导学探究 人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如： 光的单缝衍射实验(图A) 光的双缝干涉实验(图B) 光电效应实验(图C) 光的薄膜干涉实验(图D) 康普顿效应实验等等.,(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？,答案,答案 单缝衍射、双缝干涉、薄膜干涉体现了光的波动性. 光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性.,(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？,答案 不矛盾.大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射.当光与物质发生作用时，显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应.光具有波粒二象性.,知识梳理 1.人类对光的本性的研究,2.光的波粒二象性 (1),波动性,衍射,粒子性,光电效应,波动性,粒子性,波粒,二象性,(2)光子的能量和动量 能量：E . 动量：p . (3)意义：能量E和动量p是描述物质的 性的重要物理量；波长和频率是描述物质的 性的典型物理量.因此Eh和p 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系.,h,波动,粒子,即学即用 判断下列说法的正误. (1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.( ) (2)光子数量越大，其粒子性越明显.( ) (3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.( ) (4)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子.( ),答案,答案 当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性.,导学探究 用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图1甲、乙、丙所示的图像.,二、再探光的双缝干涉实验,图1,(1)图像甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？,答案,(2)图像乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？,答案 落在某些条形区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定.,(3)图像丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？,答案 光的波动性. 少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波.,答案,知识梳理 光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间的 引起的，而是光子自身 的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以，光波是一种概率波.,相互作用,固有,即学即用 判断下列说法的正误. (1)光子通过狭缝后运动的轨迹是确定的.( ) (2)干涉条纹中，暗条纹是光子不能达到的地方.( ) (3)单个光子的运动具有偶然性，但光波强的地方是光子到达几率大的地方.( ),答案,题型探究,一、光的波粒二象性的理解,1.大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性. 2.光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量.和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波. 3.频率低、波长长的光，波动性特征显著，而频率高、波长短的光，粒子性特征显著. 4.光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此Eh揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.,例1 下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是 A.大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显 示出粒子性 B.频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著 C.光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒 子性 D.光不可能同时具有波动性和粒子性,答案,解析,解析 光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A正确； 在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B正确； 光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C正确； 光的波粒二象性是指光即具有为波动性，又具有粒子性，二者是统一的，故D错误.,1.单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的. 2.大量粒子运动的必然性：由波动规律我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言. 3.概率波体现了波粒二象性的和谐统一：概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说概率波将波动性和粒子性统一在一起.,二、对概率波的理解,4.光的波动性不是光子之间的相互作用引起的： (1)在双缝干涉实验中，光源非常弱，以至它在前一个光子到达屏幕之后才发射第二个光子，这样就排除了光子之间相互作用的可能性. (2)尽管单个光子的落点不可预知，但是长时间曝光之后仍然可以得到明暗相间的条纹，可见，光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子自身固有的性质.,解析 根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上，当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确.,例2 (多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 A.一定落在中央亮纹处 B.一定落在亮纹处 C.可能落在暗纹处 D.落在中央亮纹处的可能性最大,答案,解析,达标检测,1.(对光的波粒二象性的认识)下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是 A.光的色散和光的干涉 B.光的干涉和光的衍射 C.泊松亮斑和光电效应 D.光的反射和光电效应,答案,解析,解析 光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项C正确.,2,3,4,5,1,2.(对光的波粒二象性的认识)下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是 A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D.大量光子的行为往往表现出粒子性,答案,解析,2,3,4,5,1,解析 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，A错误. 虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以B错误. 光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性.光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其粒子性越显著，故选项C正确，D错误.,2,3,4,5,1,3.(对光的本性的认识)关于光的本性，下列说法中正确的是 A.关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因 斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性 B.光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看 成微观概念上的粒子 C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性 D.牛顿的“微粒说”和惠更斯的“波动说”相结合就是光的波粒二象性,答案,解析,2,3,4,5,1,解析 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小，可以用波动规律来描述，不是惠更斯的“波动说”中宏观意义下的机械波.光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿“微粒说”中的经典微粒.某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象.某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象.要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系.C正确，A、B、D错误.,2,3,4,5,1,解析 光在不同条件下表现出不同的行为，其波动性和粒子性并不矛盾，A错，D对； 光的波动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点，B错； 大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，C错.,4.(对光的本性的认识)有关光的本性，下列说法中正确的是 A.光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的 B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C.大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性 D.由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的 一切行为，只能认为光具有波粒二象性,答案,解析,2,3,4,5,1,5.(对概率波的理解)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是 A.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长， 底片上将出现双缝干涉图样 B.使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长， 底片上