物理选修3选修3-5第十七章 波粒二象性3 崭新的一页：粒子的波动性教学设计及反思

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在微观世界中，波和粒子是统一的    物理学家做了下述实验，在光的双缝干涉实验中，在屏处放上照相底片，并设法减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明：如果曝光时间不太长，底片上只出现一些无规则分布的点，那些点是光子打在底片上形成的，表现出光的粒子性，这些点的分布是无规则的，可见，光子的运动跟我们研究宏观现象时假设的质点的运动不同，没有一定的规律。如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，就像用强光经短时间曝光后产生的一样。可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象。在干涉条纹中那些光波强度大的地方，也就是光子到达机会多的地方，或者说光子到达的几率大的地方；光波强度小的地方，是光子到达的机会少的地方，或者说光子到达的几率小的地方。所以，可以把光的波动性看做是大量光子运动的规律，同时，从某种意义上说，可以把光的波动性看做是表明大量光子运动的一种概率波。    一般来说，大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性。如：无线电波的频率较低，波长较长，这种电磁波的“光子”的能量很低，以频率为l MHz的无线电波来说，它的“光子”的能量只有4x10—9eV。能量这样低，只有非常大量的“光子”才能使接收装置发生反应。所以，这部分电磁波的波动性很容易观察到，但是要观察这部分电磁波的粒子性，觉察个别“光子”的作用，却是非常不容易的。    可见光的频率范围大致是4x1014~8x1014Hz，这种光子的能量大约是几个电子伏，人造的仪器设备既可以比较容易地探测到少数这种光子，也可以比较容易地探测到少数这种光子。因此这种电磁波的波动性和粒子性都能够比较容易地观察到。    随着电磁波频率的增大波长越来越短，波动性就越来越不显著，而粒子性却越来越明显了。伦琴射线的光子的能量大约是几千电子伏，γ射线的光子的能量在几兆电子伏以上，个别γ射线光子很容易探测出来，而要看到它们的干涉、衍射现象却很困难了。    总之，要理解各种频率的电磁波，我们必须综合运用波动的观点和粒子的观点。而且要注意到，这里的波动并不等同于宏观世界里的机械波，这里的粒子也不等同于宏观世界里的质点.