《光的粒子性》听课反思

浅谈光的粒子性

一、浅谈光的粒子性序人类的认识往往是在曲折中前进的，对光的认识也是如此。

最初，人们对光的本质的认识有两种观点，一种认为光是一种波，而另一种观点认为光是一种粒子，即有光的粒子说和波动说两种说法并存。

牛顿认为光是一种匀质硬性小球，这种观点能够较好地解释光的反射、折射及光的直线传播现象。

但随着光的干涉、衍射现象的发现，使光的波动说又占了上风；而光电效应的发现，使光的粒子说又重新登上了历史的舞台。

但麻烦随之而来，因为光的粒子说无法解释干涉、衍射现象，而光的波动说也无法解释光电效应。

于是，有聪明人把波动性和粒子性这两种截然不同的特性揉在一起，创造出了所谓的光的波粒二象性，并且自以为对物质的认识又前进了一大步，这还不算，他们又进而推广认为一切物质都有波粒二象性，这恐怕也是没有办法的办法。

就在人们为波粒二象性这种新提法而洋洋自得的时候，殊不知，却丧失了一次认识光子内部结构的极好机会。

而此后，人们若要揭示光的本性，就要承受更大的压力，排除更多的干扰，做更多不必要的工作。

本文将从光的干涉、衍射现象入手，全面揭示光的本性－－粒子性……1、光的本性――粒子性光的本性是什么？这个问题似乎无需讨论。

物理学家会告诉你，光具有波粒二象性，是一种物质波；实际上一切物体都具有波动性，只不过宏观物质的物质波较短，更多时候其表现出粒子性而已。

这样的回答不禁使人想起一个幽默：有人问：“地球为什么是圆的？”答曰：“因为它在转”又问：“地球为什么在转？”答曰：“因为它是圆的”光是什么？━━光是一种物质波。

光为什么是物质波？━━因为它有波粒二象性。

光为什么有波粒二象性呢？━━因为它是一种物质波。

我们痛心地发现，这个简单的近乎无聊的逻辑被人滥用到了令人吃惊的程度，在当今物理学中，似乎不谈物质波、相对论就显得落伍、水平不高什么的。

那么，物质波是什么东西呢？恐怕只有极少数的聪明人才知道！我从来就认为光是一种粒子。

这种观点可以解释光的直线传播、反射等等现象，但是光子说的确“无法解释光的干涉、衍射现象”。

马原：光的粒子性和光的波动性是一对矛盾

马原：光的粒子性和光的波动性是一对矛盾光的粒子性和光的波动性是一对矛盾，同时又相互联系，是对立统一的关系。

任何事物都是对立和统一的结合体，对立和统一是矛盾双方所固有的两种属性，对立性表现为对立面之间具有相互排斥，相互否定的性质，统一性表现为对立面之间具有相互依存、相互渗透、相互贯通的性质。

矛盾的统一性和对立性是相互联结的。

虽然光的粒子性和波动性看似存在对立，但是缺少任何一方，都无法完美解释光的现象。

在光的微粒说与波动说发生交锋时，牛顿和赞成“波动说”的人并没有换个角度来分析问题，只看到了两者的对立一面，儿没有看到它们的统一性。

爱因斯坦将两者统一起来看将是对光的本质研究的一种升华。

人类对光认识经历了一个非常曲折、漫长的过程。

对光的本质的认识自古就开始。

17世纪初，牛顿光的“微粒说”。

1602年，人们发现光的衍射现象。

1687年，荷兰物理学家惠更斯把光和声波、水波相类比，提出“波动说，提出“以太”的弹性媒质。

但由于它还不够完善，解释不了人们最熟悉的光的直进和颜色的起源等问题，再加上牛顿在学术界的权威和盛名，所以“微粒说”一直占据着主导地位，称雄整个18世纪1801年，年轻的托马斯杨在暗室中做了一个举世闻名的光的干涉实验。

法国物理学家菲涅尔设计了一个实验，成功地演示了明暗相间的衍射。

19世纪中叶精确测定出了光速值。

19世纪后半叶英国物理学家麦克斯韦和德国物理学家赫兹发现并证明了光的电磁理论，“以太”被否定。

20世纪初，爱因斯坦提出光量子理论，并被证实。

总结的过程是一个认识飞跃的过程。

由此可以看出，真理是在不断发展的，认识发展的过程是螺旋式的上升。

我们研究任何事物都要持之以恒，学会否定和质疑，不迷信权威，在立足于实践的基础上，不断发展。

问题情景教学下对“光的粒子性”的反思

问题情景教学下对“光的粒子性”的反思作者：孙科学来源：《南北桥》2021年第03期【摘要】“光的粒子性”是波粒二象性一章中至关重要的一节内容，是选考中的一个重要知识点，也是学生理解较为困难的一个知识点，对于如何更好地开展这节内容的教学，笔者试着从实验教具的改进、教学内容顺序的重新调整等方面做了一番思考。

【关键词】光电效应遏止电压逸出功中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.03.161人教版《物理》（选修3-5）中第十七章第二节“光的粒子性”，这一节内容在本章中，可以说是至关重要的，也是高考选考中的一个重要的知识考点。

本节课的重点就是通过光电效应相关实验现象的演示，来引导学生亲历物理学的科学探究过程，体验物理学史上对光的本性的认知过程，体会探索自然规律的艰辛和喜悦。

但是本节课的内容笔者在几次教学过程中，遇到了很多问题。

其一，本节知识是由光电效应的实验规律、光电效应解释中的很多疑难、爱因斯坦的光电效应方程、康普顿效应和光子的动量五部分组成，内容较多，难度较大，知识也过于抽象，再加上本校学生理解能力上的不足，往往在新课教学的过程中，不少学生还是会有很多理解上的困难。

其二，这一节课的引入就是做光电效应的实验，引发学生的思考。

而后“遏止电压”“ 截止频率”“饱和电流”等概念的得出也应该是从实验当中而来。

但是光电效应实验要做成功，却是比较困难的。

其三，按照教材内容的编排，在教学上我们一般就按照这样的思路展开教学：先是光电效应实验规律的探究;然后用经典光的电磁理论去解释光电效应，发现一些难以解决的问题;接着爱因斯坦以普朗克的能量子假说为基础，提出量子假说，用光电效应方程解释一些难以解释的问题，最后是密立根实验验证。

教材顺序编排得很合理，但是笔者认为在实际教学过程中有些部分可以做适当的调整，从而更好地帮助学生来理解和掌握。

针对以上问题，结合学生的课堂反应，在经过几次教学实践以后，笔者觉得可以试着做一些改进，或许会有更好的教学效果。

高中物理_第十七章波粒二象性第三节粒子的波动性教学设计学情分析教材分析课后反思

第十七章波粒二象性第三节粒子的波动性学习目标1．知道光具有波粒二象性,感受微观粒子运动的复杂性。

2．知道物质波的概念。

3．知道微观粒子的波动性。

领会对称性、类比性的研究方法，感悟科学的探究精神。

4.通过对物质波的实验验证内容的学习，感受实验研究这一重要的研究方法。

重点难点1.知道光具有波粒二象性。

2.物质波的理解。

一．基础自学(一)光的波粒二象性1、光的本性：光既具有性，又具有性，即光具有。

2、光子的能量和动量：光子能量ε= ，光子动量：p=h/λ,能量ε和动量p是描述物质的性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的性的典型物理量。

因此ε=hν和p=h/λ揭示了光的性和性之间的密切关系。

(二)粒子的波动性：德布罗意假说：实物粒子也具有性，。

任何一个的物体，都有一种波与它相对应，这种波叫做波，也称为德布罗意波。

物质波的波长和频率：λ= ，ν=(三)物质波的实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了的实验，得到了电子的，证实了电子的波动性。

二.合作探究【探究一】光的波粒二象性理解：1、光的波动性2、光的粒子性例1能说明光具有波粒二象性的实验是( )A．光的干涉和衍射B．光的干涉和光电效应C．光的衍射和康普顿效应D．光电效应和康普顿效应【探究二】物质波的实验验证1、物质波2、理解例2关于物质波，下列认识中错误的是( )A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象三、限时训练1、对光的认识，以下说法中正确的是( )A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时,不具有粒子性,表现出粒子性时，就不具有波动性D．光的波粒二象性应理解为：在某种情境下光的波动性表现明显，在另外某种情境下，光的粒子性表现明显2、下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性3、关于物质波，下列说法中正确的是( )A．速度相等的电子和质子，电子的波长大B．动能相等的电子和质子，电子的波长小C．动量相等的电子和中子，中子的波长小D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍4、人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。

《光的波粒二象性的本质》教学设计

《光的波粒二象性的本质》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标学生能够理解光的波粒二象性的概念，包括光既具有波动性又具有粒子性。

学生能够解释光的干涉、衍射现象体现了光的波动性，光电效应现象体现了光的粒子性。

学生能够运用光的波粒二象性知识解决一些简单的问题。

2、过程与方法目标通过实验观察和分析，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。

引导学生进行小组讨论和交流，培养学生的合作学习能力和表达能力。

3、情感态度与价值观目标激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的科学探索精神。

让学生认识到科学理论的发展是一个不断完善和创新的过程，培养学生的科学态度。

二、教学重难点1、教学重点光的波粒二象性的概念。

光的干涉、衍射和光电效应现象与光的波粒二象性的关系。

2、教学难点对光的波粒二象性本质的理解。

微观世界中粒子行为与宏观经验的冲突及观念的转变。

三、教学方法1、讲授法讲解光的波粒二象性的基本概念和相关理论，使学生对新知识有初步的了解。

2、实验法通过演示光的干涉、衍射和光电效应实验，让学生直观地感受光的波动性和粒子性。

3、讨论法组织学生对实验现象进行讨论，引导学生思考和分析，促进学生对知识的深入理解。

4、类比法将光的波粒二象性与其他具有双重性质的物理现象进行类比，帮助学生更好地理解这一抽象概念。

四、教学过程1、导入新课展示一些美丽的光的干涉和衍射图案，如肥皂泡上的彩色条纹、泊松亮斑等，提问学生这些现象是如何产生的，引发学生的兴趣和思考。

介绍历史上关于光的本质的争论，如牛顿的微粒说和惠更斯的波动说，为引入光的波粒二象性做铺垫。

2、新课讲授光的波动性讲解光的干涉和衍射现象的原理，通过动画和示意图展示光的波动性特征，如光的波长、频率、相位等概念。

让学生观察双缝干涉实验的演示，分析干涉条纹的特点和规律，如条纹间距与波长、双缝间距的关系。

光的粒子性介绍光电效应现象，解释光电效应的实验规律，如存在截止频率、光电子的最大初动能与入射光的频率有关等。

在物理教学中渗透科学本质观——以人教版物理选修“科学的转折：光的粒子性”一节为例

科技教育
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在物理教学中渗透科学本质观 ①
以人教版物理选修 “ 科学的转折：光的粒子性 ’ 一节为例 ’
杨蓉彭朝阳（南师范大学物理与电子信息学院昆明云６０９）５０２摘要：文简要介绍了学本质砚的基本内涵，本科以科学史内容的介绍为引导，用教师使用显现语言．织讨论与反思性评价活动．采组设计作业及补充课外知识等几个教学策略，结合人教版物理选修３５科学的转折：－“ 光的粒子性 ” 节的教学内容，一进行渗透学生科学本质
观就显得尤为重要。
３ “ 学的转折：科光的粒子性 ”一节教学题的研究，得人们对光的又一本质性认使目标的构建识得到了发展，充分说明了科学理论具这
有暂定性，要证据充分，有的理论将会只原被修正推翻。４２新课教学．
４．１光电效应规律的探究过程２．资料（）１８年，兹在研究电磁波的１：７８赫实验中偶尔发现，收电路的间隙如果收接
１科学本质观的内涵
教学目标对整个教学行为和教学认识科学本质观即对科学本质的认识。对活动的设计具有导向作用。已有研究表明，科学本质的界定众多，个界定之间都有科学本质理解是一种认知性学习结果。每因区别，许多研究者通过对科学发展的历此，科学本质理解作为显性教学目标是但将史和科学研究的对象、程、法、学研进行科学本质教学的前提 …。过方科究的成果等方面的考察，为科学本质主认本节的课的教学目标可确定为以下几要包括 “ 学知识的本质 ” “ 学探究的本个方面。科，科质 ” “ 学事业的本质 ” 个维度。各维３１知识与技能和科三其．度的特征如下。（）过实验观察，１通了解是光电效应。２、猜

光的粒子性导学案(教师详案)

第十七章波粒二象性第2节光的粒子性学习目标：1、通过实验了解光电效应的实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法2、通过探究知道爱因斯坦光电效应方程及物理意义，体会面对科学疑难时的创新精神预习案一、知识准备1、电场力做功具有怎样的特点？2、光的波动理论中如何定义光的强度？3、光的频率与颜色具有怎样的对应关系？普朗克的能量量子化理论说明了什么？二、预习引导1．请简要说明光电效应现象2．谈谈你对光电效应三条实验规律中一些概念的理解：“饱和电流”、“遏止电压“、”截止频率”、“瞬时性”3．如何理解金属的“逸出功”，光电效应的实验规律中哪些是光的波动理论无法解释的4、根据爱因斯坦的光子论和光电效应方程你能尝试解释光电效应的实验规律吗探究案一、导入新课光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。

19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。

然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。

对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。

本节课我们就来学习这方面知识。

二、质疑探究探究点一：光电效应的实验规律视频演示实验1：用弧光灯照射擦得很亮的锌板，观察验电器指针张角的变化。

问：通过演示实验呈现的现象说明了什么结论总结1：光电效应：光电子：光电流：问1：改用白炽灯光照射，不能产生这一现象，说明使锌板产生光电效应的条件由什么决定？问2：（演示）改变光照强度，光电效应现象发生的时间将如何变化？结论2：实验规律1、光电效应条件 2、光电效应发生时间问3：结合研究光电效应的电路图，试分析电路中的光电流是如何形成的？若不加电压,电流表中有电流通过吗？问4：加电压的作用是什么？在光照条件不变（光的频率和强度）的情况下，光电流随电压如何变化？视频演示实验2：光电流的产生及其特征结论3（实验规律3）：在光照条件不变的情况下，光电流存在饱和值说单位时间内发射的光电子数一定，根据实验结论分析单位时间内发射的光电子数由什么决定？问5：如果把电源的正负极调换（加反向电压），光电流随反向电压如何变化？视频演示实验3：问6：光电流随反向电压的变化关系，通过实验得出U-I图像，图像包含了哪些信息？根据演示实验，结合光电流随电压的变化关系图，总结遏止电压及其决定因素将电源正负极调换，光电流并不立即消失，这说明逸出的光电子具有一定的初动能，依据遏止电压的特征，说明光电子的初动能具有最大值，试分析光电子最大初动能与遏止电压的关系。