光是波还是粒子

关于光是波还是粒子有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。”如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？那么光的本性到底是什么？光的本性第2页,共25页，2024年2月25日，星期天

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.1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773-1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉.两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。第3页,共25页，2024年2月25日，星期天

光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射(Diffractionoflight)。光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。第4页,共25页，2024年2月25日，星期天圆屏衍射圆孔衍射钢针的衍射增透膜薄膜干涉镜面检测光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波第5页,共25页，2024年2月25日，星期天光电效应的基本规律2.爱因斯坦的光电方程1.极限频率，入射光的频率

EK=hv-w3.光电子的瞬时性4.光电流的强度第6页,共25页，2024年2月25日，星期天爱因斯坦康普顿光电效应以及康普顿效应等无可辩驳的证实了光是一种粒子．第7页,共25页，2024年2月25日，星期天光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性第8页,共25页，2024年2月25日，星期天频率低波长长的光波动性较明显频率高波长短的光粒子性较明显光具有波粒二象性第9页,共25页，2024年2月25日，星期天当我们用很弱的光做双缝干涉实验时，将感光胶片放在屏的位置上，会看到什么样的照片呢？为什么会有这种现象？第10页,共25页，2024年2月25日，星期天短长曝光时间结论1、这张照片清晰的显示了光的粒子性．2、光子落在某些条形区域内的可能性较大（干涉加强区），说明光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律进行解释．第11页,共25页，2024年2月25日，星期天光波是一种概率波，概率表征某一事物出现的可能性．伽尔顿板实验——表明单个小球下落的位置是不确定的,但是它落在中间狭槽的可能性要大一些，即小球落在中间的概率较大．第12页,共25页，2024年2月25日，星期天思考与讨论

根据你的理解，说明概率的意义，举出几个日常生活中的或科学中的事例，说明哪些事件是个别出现时看不出什么规律，而大量出现时则显示出一定的规律性．

生活中，涉及概率统计的事件很多，例如：在研究分子热运动时，研究单个分子的运动是毫无意义的，需要研究的是大量分子整体表现出来的规律，这叫做统计规律．例如：物体的温度第13页,共25页，2024年2月25日，星期天猜测光既是一种波，又是一种粒子，因此有的科学家猜测，在一束光中，光子之间的相互作用使光表现出了波的性质，现在请大家猜测一下是否是这一原因？如何设计一个实验证明你的观点？第14页,共25页，2024年2月25日，星期天让我们换一个角度思考——仍然考虑双缝干涉实验减弱光源分析第15页,共25页，2024年2月25日，星期天当光源和感光胶片之间不可能同时有两个和多个光子时，长时间曝光得到的照片仍然和光源很强、曝光时间较短时一样，则光的波动性不是光子之间的相互作用引起的．波动性是光子本身的一种属性第16页,共25页，2024年2月25日，星期天光既表现出波动性，又表现出粒子性，由于微观世界的某些属性与宏观世界不同，而我们的经验仅局限于宏观物体的运动．在生活中找不到一个既具有粒子性、又具有波动性的物理模型帮助我们研究光子的规律．第17页,共25页，2024年2月25日，星期天气体分子热运动时电流光的波动性光的粒子性我们在思考物理概念或物理规律时，往往建立新的模型第18页,共25页，2024年2月25日，星期天随着人类认识的范围不断扩大，不可能直接感知的事物出现在我们的眼前，需要我们建立新的模型，提出新的理论来进行研究，对于一种模型，只要能与实验结果一致，它就能在一定范围内表示所研究对象的规律．第19页,共25页，2024年2月25日，星期天光的波粒二象性

惠更斯波动说牛顿的微粒说麦克斯韦光的电磁说爱恩斯坦光子说光本性认识第20页,共25页，2024年2月25日，星期天1．光子既不是经典的波（惠更斯波），也不是经典的粒子（牛顿弹性球）。光是客观世界物质形式之一。2．光的波粒二象性最好地反映了自然科学中的矛盾统一性，对立依存的唯物辩证思想和奇异和谐美。由此使人类对微观世界的认识大步向前。第21页,共25页，2024年2月25日，星期天（１）、光波有一定的频率和波长，光子有一定的能量和动量，是个矛盾对立的统一体，彼此含有对方的成份，共存于光的统一体中。Ｅ＝ｈυ＝ｈｃ／λ，ｐ＝ｈυ／ｃ＝ｈ／λ。光的波粒二象性第22页,共25页，2024年2月25日，星期天A在传播过程中波动性显著，光在与物质作用时粒子性表现显著。B大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性。C频率越低的光，波动性越A显著，频率越高的光，粒子性越显著。（２）只有一个差异：在一定条件下波动性显著，在另一条件下粒子性显著，即我们观察到这对矛盾的主要方面。第23页,共25页，2024年2月25日，星期天课堂小结光的波粒二象性双缝干涉实验曝光量很少——胶片上是一些不规则的分布的点子——粒子性曝光很大——胶片上出现明暗相间的条纹——波动性光波是概率波——明条纹是光子到达概率大出，暗条纹是光子到达概率小处，是符合波动规律康普顿效应光电效应光的干涉和衍射现象——说明光具有粒子性说明具有波动性光具有波粒二象性光的波粒二象性少数光子的行