光的波粒二象性教案

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1、光的波粒二象性教案示例　　一、教學目標　　1．知識目標　?。?）了解微粒說的基本觀點及對光學現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題．　　（2）了解波動說的基本觀點及對光學現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題．　　（3）了解事物的連續(xù)性與分立性是相對的，了解光既有波動性，又有粒子性．　?。?）了解光是一種概率波．　　2．能力目標　　培養(yǎng)學生對問題的分析和解決能力，初步建立光與實物粒子的波粒二象性以及用概率描述粒子運動的觀念．　　3．情感目標　　理解人類對光的本性的認識和研究經歷了一個十分漫長的過程，這一過程也是辯證發(fā)展的過程．根據事實建立學說，發(fā)展學說，或是決定學說的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實，再建立新的學說．人類就是這樣通過光

2、的行為，經過分析和研究，逐漸認識光的本性的．　　二、重點、難點分析　　1、這一章的內容，貫穿一條主線——人類對光的本性的認識的發(fā)展過程．結合各節(jié)內容，適當穿插物理學史材料是必要的．這種做法不但可使課堂教學主動活潑，內容豐富，還可以對學生進行唯物辯證思想教育．本節(jié)就課本內容，十分簡單，學生學起來十分枯燥．課本所提到的內容，都是結論性的，加入一些史料不僅可能而且必要．　　2、本節(jié)中學生初步接觸量子化、二象性、概率波等概念，由于沒有直接的生活經驗，所以在教學中要重點讓學生體會這些概念．　　三、主要教學過程　　光學現(xiàn)象是與人類的生產和日常生活密切相關的．人類在對光學現(xiàn)象、規(guī)律的研究的同時，也開始了對光

3、本性的探究．　　到了17世紀，人類對光的本性的認識逐漸形成了兩種學說．　　（一）光的微粒說　　一般，人們都認為牛頓是微粒說的代表，牛頓于1675年曾提出：“光是一群難以想象的細微而迅速運動的大小不同的粒子”，這些粒子被發(fā)光體“一個接一個地發(fā)射出來”．用這樣的觀點，解釋光的直進性、影的形成等現(xiàn)象是十分方便的．　　在解釋光的反射和折射現(xiàn)象時，同樣十分簡便．當光射到兩種介質的界面時，要發(fā)生反射和折射．在解釋反射現(xiàn)象時，只要假設光的微粒在與介質作用時，其相互作用，使微粒的速度的豎直分量方向變化，但大小不變；水平分量的大小和方向均不發(fā)生變化（因為在這一方向上沒有相互作用），就可以準確地得出光在反射時，反

4、射角等于入射角這一與實驗事實吻合的結論．　　說到折射，笛卡兒曾用類似的假設，成功地得出了入射角正弦與折射角正弦之比為一常數的結論．但當光從光疏介質射向光密介質時，發(fā)生的是近法線折射，即入射角大，折射角?。@時，必須假設光在光密介質的傳播速度較光在光疏介質中的傳播速度大才行．　　一束光入射到兩種介質界面時，既有反射，又有折射．何種情況發(fā)生反射，何種情況下又發(fā)生折射呢？微粒說在解釋這一點時遇到了很大的困難．為此，牛頓提出了著名的“猝發(fā)理論”．他提出：“每一條光線在通過任何折射面時，便處于某種為時短暫的過渡性結構和狀態(tài)之中．在光線的前進過程中，這種狀態(tài)每隔相等的間隔（等時或等距）內就復發(fā)一次，并使光

5、線在它每一次復發(fā)時，容易透過下一個折射面，而在它（相繼）兩次復發(fā)之間容易被這個面所反射”，“我將把任何一條光線返回到傾向于反射（的狀態(tài)）稱它為‘容易反射的猝發(fā)’，而把它返回到傾向于透射（的狀態(tài)）稱它為‘容易透射的猝發(fā)’，并且把每一次返回和下一次返回之間所經過的距離稱它為‘猝發(fā)的間隔’”．如果說“猝發(fā)理論”還能解釋反射和折射的話，那么，以微粒說解釋兩束光相遇后，為何仍能沿原方向傳播這一常見的現(xiàn)象，微粒說則完全無能為力了．　?。ǘ┕獾牟▌诱f　　關于光的本性，當時還存在另一種觀點，即光的波動說．認為光是某種振動，以波的形式向四周圍傳播．其代表人物是荷蘭物理學家惠更斯．他認為，光是由發(fā)光體的微小粒子

6、的振動在彌漫于一切地方的“以太”介質中傳播過程，而不是像微粒說所設想的像子彈和箭那樣的運動．他指出：“假如注意到光線向各個方向以極高的速度傳播，以及光線從不同的地點甚至是完全相反的地方發(fā)出時，光射線在傳播中一條光線穿過另一條光線而相互毫不影響，就能完全明白這一點：當我們看到發(fā)光的物體時，決不可能是由于從它所發(fā)生的物質，像穿過空氣的子彈和箭一樣，通過物質遷移所引起的”．他把光比作在水面上投入石塊時產生的同心圓狀波紋．發(fā)光體中的每一個微粒把振動，通過“以太”這種介質向周圍傳播，發(fā)出一組組同心的球面波．波面上的每一點，又可以此點為中心，再向外傳播子波．當然，這樣的觀點解釋同時發(fā)生反射和折射，比微粒說

7、的“猝發(fā)理論”方便得多，以水波為例，水波在傳播時，反射與折射可以同時發(fā)生．一列水波在與另一列水波相遇時，可以毫無影響的相互通過．　　惠更斯用波動說還解釋了光的反射和折射．但他在解釋光自光疏介質射向光密介質的近法線折射時，需假設光在光密介質中的傳播速度較小．現(xiàn)代光速的測定表明，波動說在解釋折射時依據的假設是正確的：光在光密介質中傳播時光速較?。?7世紀時，光速的測量尚在起步階段，誰是誰非，沒有定