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课件网) 第四章 波粒二象性 粤教版选择性必修三 第三节 光的波粒二象性 新课导入 光的本质是什么？ Part 01 光的本性之争 第一次波粒之争 光在水里的速度比在空气大 光在水里的速度比在空气小 粒子说 粒子说 波动说 光是沿直线传播的，应该是微粒，因为波会弥散在空间中，不会聚成一条直线。 如果光是一种微粒，那么光在交叉时就会因发生碰撞而改变方向，可人们并没有观察到这种现象。 第二次波粒之争 水波的干涉 200年前，那时人们已经发现，如果有两列水波相遇到一块，水波就会叠加到一起。有的地方水面震动剧烈，有的地方水面很平静，这叫做波的干涉。 干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象 第二次波粒之争 托马斯杨 ：双缝干涉实验 单缝 双缝 S1 S S2 屏 杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波 1801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到光的干涉 第二次波粒之争 泊松亮斑(圆盘衍射) 菲涅尔圆孔衍射 法国科学院举办了一场征文比赛，希望有人能用微粒说来解释光。 波动说 光遇到障碍物之后，会像水波一样绕过障碍物，衍射也是波的特点。 菲涅尔 泊松 微粒说 第二次波粒之争 麦克斯韦：光就是电场和磁场组成的波叫做电磁波， 电磁波可以在真空中传播。 波动说 光具有波动性 1888年，德国物理学家赫兹通过实验发现了电磁波。 第三次波粒研究 光电效应实验 一、光电效应的实验规律 1.存在截止频率； 2.具有瞬时性； 3.存在饱和电流； 4.存在遏止电压，与入射光频率有关。 19 世界 80 年代，人们发现某些金属在光的照射下会带电 第三次波粒研究 疑难一：截止电压由入射光频率决定，与光的强弱无关； 疑难二：存在截止频率； 疑难三：具有瞬时性。 经典电磁理论解释的困难 爱因斯坦光子说：光的能量不是连续的， 而是是一份一份的，每份为一个光子， 光子能量 . 光具有粒子性 光子假说很好地解释了光电效应的各种现象 第三次波粒研究 光具有粒子性 实验解释： 光子与电子发生碰撞过程，光子动量减少，波长变长，频率变小 速度仍为光速，运动质量减小 光电效应和康普顿效应让光的微粒说以一种新的形式呈现于世人面前。 康普顿效应 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现一部分散射出来的X射线波长变长 X射线 电子 反冲电子 散射射线 第三次波粒研究 问题：光到底是粒子还是波呢？ 光是一种电磁波：光的衍射和干涉实验 光是一种 粒子 ：光电效应和康普顿效应 第三次波粒研究 出现干涉条纹是光波动性的表现，但并不能完全排除光具有粒子性的可能。 把从光源发出的光看成由大量光子组成，部分光子经过缝S1,部分光子经过缝S2，然后两部分光子相互作用也可能形成干涉条纹。 为排除这种可能，我们将光源的强度降低，直到入射光减弱到每次只有一个光子经过狭缝，当前一个光子已经消失在感光片上，后一个光子才从光源发出。 1. 体现出光具有粒子性。 2. 体现出光具有波动性。 光子主要落在感光片的亮纹处 感光片上呈现杂乱分布的几个亮点 短时间曝光 稍长时间曝光 长时间曝光 实验结论： 由于每次穿过狭缝的只有一个光子，它不可能跟其他光子产生干涉，但光的干涉还是发生了。可见，波动性也是光子的属性。光既有粒子性，又有波动性，人们把这种性质称为光的波粒二象性。 Part 02 光的波粒二象性 干涉 衍射 表明光是一种波 表明光是一种粒子 光电效应 康普顿散射 光的波粒二象性：光既有粒子性，又有波动性 光的波粒二象性：光既有粒子性，又有波动性 光的粒子性: 1.与物质发生作用时,表现出粒子的性质 2.少量或个别光子容易显示出粒子性 3.频率较大时,波长较小，易显示粒子性 光的粒子性和波动性是统一的，并不是 ... ...
