内容正文:
2.3 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
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。
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(Diffraction of light)。 光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性。
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
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-w
3.光电子的瞬时性
4.光电流的强度
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.
光是一种波,同时也是一种粒子,光具有波粒二象性
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
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?
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.
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.
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
猜测
光既是