高中物理 第十七章 波粒二象性 4 概率波課堂導(dǎo)引素材 新人教版選修3-5（通用）

4 概率波 互動課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)1.從微觀的角度理解光的波動性和粒子性光既表現(xiàn)出波動性又表現(xiàn)出粒子性，很難用宏觀世界的觀念來認(rèn)識，必須從微觀的角度建立起光的行為圖景，認(rèn)識光的波粒二象性，需要明確的是：（1）以牛頓為代表的微粒說認(rèn)為光是一種粒子流，是實物粒子，有靜止質(zhì)量，沒有波動性.愛因斯坦的光子說認(rèn)為光是一份一份的光子構(gòu)成，是一種沒有靜止質(zhì)量的特殊物質(zhì)，具有波動性.（2）以惠更斯為代表的波動說認(rèn)為，光是一種機(jī)械波，沒有物質(zhì)性，麥克斯韋的電磁說認(rèn)為光是一種電磁波，是物質(zhì)的一種特殊形態(tài).（3）牛頓的微粒說和惠更斯的波動說是相互排斥、相互對立的.愛因斯坦的光子說和麥克斯韋提出的光的電磁說是統(tǒng)一的，光子說并沒有否定光的電磁說.（4）綜上所述，愛因斯坦光子說中的“粒子”和牛頓微粒說中的“粒子”是兩個完全不相同的概念；同樣，麥克斯韋電磁說的“波”與惠更斯波動說中的“波”也是不同理論領(lǐng)域中完全不同的概念，其本質(zhì)區(qū)別在于微觀世界的認(rèn)識論與宏觀世界的認(rèn)識論的區(qū)別.2.光波是概率波實驗表明：個別光子的行為無法預(yù)測，表現(xiàn)出粒子性；大量光子的行為表現(xiàn)出波動性.在干涉條紋中，光波強(qiáng)度大的地方，即光子出現(xiàn)概率大的地方；光波強(qiáng)度小的地方，是光子到達(dá)機(jī)會小的地方，即光子出現(xiàn)概率小的地方.因此，光波是一種概率波.曝光量很少時可以清楚地看出光的粒子性，曝光量很大時可以看出粒子的分布遵從波動規(guī)律.活學(xué)巧用【例1】 有關(guān)光的本性的說法正確的是（）A.關(guān)于光的本性，牛頓提出了“微粒說”，惠更斯提出了“波動說”，愛因斯坦提出了“光子說”，它們都圓滿地說明了光的本性B.光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子C.光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性D.在光的雙縫干涉實驗中，光通過雙縫時顯出波動性，光只通過一個縫時顯出粒子性思路解析：牛頓主張的微粒說中的微粒與實物粒子一樣，惠更斯主張的波動說中的波動與宏觀機(jī)械波等同，這兩種觀點(diǎn)是相互對立的，都不能說明光的本性，所以A、B錯，C正確.在雙縫干涉實驗中，雙縫干涉出現(xiàn)明暗均勻的條紋.當(dāng)讓光子一個一個地通過單縫時，曝光時間短時表現(xiàn)出粒子性，曝光時間長時表現(xiàn)出波動性，因此D錯誤.答案：C【例2】 在雙縫干涉實驗中，若在像屏處放上照相底片，并使光流減弱到使光子只能一個一個地通過狹縫，實驗結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上出現(xiàn)_；如果曝光時間足夠長，底片上出現(xiàn)_.思路解析：在雙縫實驗中，如能使光子一個一個地通過狹縫，如果曝光時間短時，底片上只出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的點(diǎn)子，不形成干涉特有的明、暗相間的條紋，表現(xiàn)出光的粒子性.點(diǎn)子分布看似無規(guī)則，但點(diǎn)子在底片上各處出現(xiàn)的概率卻遵從雙縫干涉實驗中波強(qiáng)分布的規(guī)律.若曝光時間足夠長，底片上就出現(xiàn)如同強(qiáng)光短時間曝光一樣的規(guī)則的干涉條紋.在干涉條紋中光波強(qiáng)度大的地方，也就是光子到達(dá)機(jī)會多的地方.所以，從這種意義上，可以把光的波動性看作表明光子運(yùn)動規(guī)律的一種概率波.答案：無規(guī)則分布的點(diǎn)子規(guī)則的干涉圖樣