浙江省衢州一中八年级物理《人类对光的本性的认识》课件 新人教版.ppt

人类对光的本性的认识 问题的提出 光学或光的学问最初的出现 是试图回答为什麽人能够看见周围物体这样一个问题 光到底是什麽 光的一种基本性质是 光在同一种均匀物质里是直线传播的 事实 影的形成 小孔成像 光的另一种性质是光线具有相交时互不扰乱的本领 光传播的独立性 光的本性学说的发展史 萌芽期 2300多年以前 17世纪 17世纪的微粒说和波动说 19世纪初波动说理论的完善与发展 19世纪下半叶光的电磁说 20世纪初光的量子说 光子说 光的波粒二象性 1 微粒说 牛顿主张的学说 1 内容 光是沿直线高速传播的粒子流 2 主要代表人物 牛顿 3 提出依据 光的直线传播 4 能解释的现象 光的直线传播光的反射定律影的形成光的色散现象 17世纪的微粒说和波动说 5 微粒说的困难 不能解释 光的独立传播定律 介质表面同时存在的反射及折射现象微粒说遇到困难 光的衍射现象更难用微粒说解释 2 波动说 惠更斯提出的学说 内容 光是某种振动在介质中的传播 即光是某种波 主要代表人物 惠更斯 实验基础 光的独立传播规律 能解释的现象 光的反射 折射光的独立传播规律 波动说的困难 理论粗糙对波动过程基本特征 空间 时间的双重周期性 缺乏足够明确的表述未能意识到波长短 不能解释 光的衍射 光的直线传播 2 微粒说与波动说的争论 争论的焦点 对折射现象的分析 两种学说得到不同结论 微粒说占上风原因 19世纪波动说的复兴 杨氏干涉实验 菲涅耳的贡献 1815年菲涅耳光的衍射惠更斯 菲涅耳原理1818小孔衍实验 泊松亮斑 波动说的称雄 光的干涉和衍射现象无可置辩地说明光具有波动性 19世纪前期 光的波动理论已圆满地解释了光的直线传播和独立传播定律 光的反射与折射定律 对于光的干涉 衍射等现象也做了理论上的解释与实验上的验证 特别是在 泊松亮斑 的事实下 微粒说迅速崩溃 波动说得到人们的公认 至此 光的波动说发展进入了全盛时期 3 电磁说 麦克斯韦建立的理论 1 内容 光是一种电磁波 2 代表人物 麦克斯韦 3 提出背景 4 实验验证 赫兹实验 赫兹实验成果产生了电磁波证明了电磁波也跟光波一样具有反射 折射 干涉 衍射等性质通过干涉实验测出了一定频率的电磁波的波长算出了电磁波的波速结果说明麦克斯韦的光的电磁理论是正确的 4 光子说 爱因斯坦创立的学说 1 内容 2 代表人物 3 实验基础 光电效应 光量子假设 电磁辐射不仅在发射和吸收时是以能量为h 形式出现 而且还以微粒的形式在空间以光速传播 即电磁场实际上以量子形态存在不仅在吸收和发射时能量是分立的 就是在传播中也具有同样性质 电磁场由光量子组成 每一份光量子的能量hv 这里 他肯定光具有粒子性 但并不否定光的波动性 牛顿的微粒说是爱因斯坦光量子思想的起源 他用动量和能量来描述光的粒子性 用波长和频率来描述光的波动性 爱因斯坦光量子理论的重要意义 不仅在于对光电效应作出了正确的解释 更重要的是将光视为是波动论和微粒论的一种融合体 光的波粒二象性 使人们对光的本性的认识更前进了一大步 5 光的波粒二象性 1 内容 光即具有粒子性 又具有波动性 故称光具有波粒二象性 2 实验基础 光干涉现象 衍射现象证明了光具有波动性 光电效应说明光具有粒子性 因此光既具有波动性 又具有粒子性 无法只用其中一种去说明光的一切行为 所以说光具有波粒二象性 在宏观世界中波动性与粒子性是对立的 在微观世界中却可以是统一的 但既不可以把光当成宏观观念中的波 也不可把光当成宏观观念中的粒子 大量光子运动规律表现出波动性 个别光子的运动则显示出光的粒子性 波长越长 频率越低 波动性越明显 波长越短 频率越高 粒子性越明显 3 波动性与粒子性的统一 4 对干涉现象理解 对亮条纹的解释 波动说 同频率的两列波到达亮纹处振动情况相同 粒子说 光子到达的几率大的地方 对暗条纹的解释 波动说 同频率的两列波到达暗纹振动情况相反 粒子说 光子到达的几率小的地方 光的本性学说的发展史 萌芽期 2300多年以前 17世纪 17世纪的微粒说和波动说 19世纪初波动说理论的完善与发展 1