4.3 光的波粒二象性 课件（共16张PPT） 2024-2025学年粤教版2019高中物理选择性必修第三册

(共16张PPT)
第四章 波粒二象性
第3节 光的波粒二象性
光的本质是什么？
1.了解光的本性探究过程
2.知道光的波粒二象性
17世纪明确形成了两大对立学说
牛顿
惠更斯
微粒说
波动说
由于波动说没有数学基础以及牛顿在物理学界的崇高地位，得微粒说一直占上风
19世纪初证明了波动说的正确性
一、光的本性之争
光的性质不同侧面
波动性：突出表现在传播过程中（干涉与衍射）
粒子性：突出表现在与物质相互作用中（光电效应、康普顿效应、黑体辐射）
单纯用波动或粒子模型均不能完整地描述光的性质
实验验证：光的双缝干涉
现象：出现明暗相间的条纹。
结论：光的波动性
思考：如果光是波。当光强减弱后会发生什么？
二、光的波粒二象性
结论：干涉图像的变化体现光的粒子性。
现象：当光强减弱，屏幕上的条纹变成不连续的光点。
分析：光强较强时光子数量很多且无法将单个光子进行区分，因此图像是连续的。
现象：记录时间较短，亮点杂乱分布，记录时间越长，干涉条纹越明显。
分析：单个光子的运动轨迹不确定，从大量光子的统计结果看，概率大小与某种波的亮暗条纹相符合。
结论：单个光子也具有波动性。
光既不是经典的粒子，也不是经典的波，它同时具有波动性和粒子性，即波粒二象性。由于干涉条纹是光子落在感光片各点概率分布的反应，因此物理学中把光波看做概率波。
粒子性
波动性
能量ε
动量p
频率ν
波长λ
h
辨析：
1.光即是粒子又是波。
2.有的光是粒子，有的光是波。
1.人们对“光的本性”的认识，经历了漫长的发展过程，下列符合物理学史实的是(　　)
A.牛顿提出光是一种高速粒子流，并能解释一切光的现象
B.惠更斯认为光是机械波，并能解释一切光的现象
C.为了解释光电效应，爱因斯坦提出了光子说
D.为了说明光的本性，麦克斯韦提出了光的波粒二象性
C
2.下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)
A.一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子。
B.光波与机械波是同样的一种波。
C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的。
D.光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性。
D
3.(多选)对光的认识，下列说法正确的是(　 　)
A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D.光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下光的粒子性表现明显
ABD
光既有粒子性又有波动性，这种性质称为光的波粒二象性。由于干涉条纹是光子落在感光片各点概率分布的反应，光波也可以看做概率波。