高中物理 第十七章 波粒二象性 4 概率波课堂导引素材 新人教版选修3-5（通用） 2页

‎4 概率波 ‎ 互动课堂 疏导引导 ‎1.从微观的角度理解光的波动性和粒子性 光既表现出波动性又表现出粒子性，很难用宏观世界的观念来认识，必须从微观的角度建立起光的行为图景，认识光的波粒二象性，需要明确的是：‎ ‎（1）以牛顿为代表的微粒说认为光是一种粒子流，是实物粒子，有静止质量，没有波动性.爱因斯坦的光子说认为光是一份一份的光子构成，是一种没有静止质量的特殊物质，具有波动性.‎ ‎（2）以惠更斯为代表的波动说认为，光是一种机械波，没有物质性，麦克斯韦的电磁说认为光是一种电磁波，是物质的一种特殊形态.‎ ‎（3）牛顿的微粒说和惠更斯的波动说是相互排斥、相互对立的.爱因斯坦的光子说和麦克斯韦提出的光的电磁说是统一的，光子说并没有否定光的电磁说.‎ ‎（4）综上所述，爱因斯坦光子说中的“粒子”和牛顿微粒说中的“粒子”是两个完全不相同的概念；同样，麦克斯韦电磁说的“波”与惠更斯波动说中的“波”也是不同理论领域中完全不同的概念，其本质区别在于微观世界的认识论与宏观世界的认识论的区别.‎ ‎2.光波是概率波 实验表明：个别光子的行为无法预测，表现出粒子性；大量光子的行为表现出波动性.在干涉条纹中，光波强度大的地方，即光子出现概率大的地方；光波强度小的地方，是光子到达机会小的地方，即光子出现概率小的地方.因此，光波是一种概率波.‎ 曝光量很少时可以清楚地看出光的粒子性，曝光量很大时可以看出粒子的分布遵从波动规律.‎ 活学巧用 ‎【例1】 有关光的本性的说法正确的是（　　）‎ A.关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说明了光的本性 B.光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子 C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性 D.在光的双缝干涉实验中，光通过双缝时显出波动性，光只通过一个缝时显出粒子性 思路解析：牛顿主张的微粒说中的微粒与实物粒子一样，惠更斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同，这两种观点是相互对立的，都不能说明光的本性，所以A、B错，C正确.在双缝干涉实验中，双缝干涉出现明暗均匀的条纹.当让光子一个一个地通过单缝时，曝光时间短时表现出粒子性，曝光时间长时表现出波动性，因此D错误.‎ 答案：C ‎【例2】 在双缝干涉实验中，若在像屏处放上照相底片，并使光流减弱到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，底片上出现__________________；如果曝光时间足够长，底片上出现_______________________.‎ 思路解析：在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短时，底片上只出现一些无规则分布的点子，不形成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性.点子分布看似无规则，但点子在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验中波强分布的规律.若曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样的规则的干涉条纹.在干涉条纹中光波强度大的地方，也就是光子到达机会多的地方.所以，从这种意义上，可以把光的波动性看作表明光子运动规律的一种概率波.‎ 答案：无规则分布的点子　规则的干涉图样