光的微粒说和波动说

课题：光的微粒说和波动说 一、教学目标：

1、要求知道牛顿和惠更斯关于光的本性的不同说法。

2、要求知道并能理解微粒说和波动说在解释光的直进、反射、折射的成功和困难。

二、教学内容及过程：

前面一章已学过几何光学知识，以光线概念为基础，讨论了光的传播规律，对光的一些性质有了初步了解。如：

1、 光在均匀介质中是沿直线传播的；

2、 光照射到两种介质的界面处会发生反射和折射； 3、 光的传播速度很大，在真空中为最大，c=3.0×108m/s。 4、 光具有能量。

但对于光的本性还没有深一步的探讨。几千年来，人们为了解释这些现象，对于光的本质是什么，经过粒子说和波动说的变替发展，逐渐认识光的本性——波粒二象性，这是本章学习的重要内容。这节课我们先来回顾对光的本性认识的曲折历程；然后学习光的干涉、衍射等，证明光具有波动性的实验和现象，进而从理论上认识光的波动性。

引导学生阅读课文“光的微粒说和波动说”。 阅读后小结如下：

(1)17世纪同时出现了两种学说——牛顿的微粒说和惠更斯的波动说； (2)两种学说对光的现象的解释各有成功和不足之处；

(3)19世纪初从实验中观察到了光的干涉、衍射现象，证明了光具有波动性； (4) 19世纪末发现了光电效应，证实了光具有粒子性。所以光既具有波动性又具有粒子性。本章就从这两方面来认识光的本性。

(一)人类对光的本性的认识历史

1、光的微粒说：光是沿直线传播的粒子流，人的视觉就是光粒子进入人的

眼睛引起的，这是以光的直线传播为基础的模型。

光的微粒说能成功地解释：光的直线传播，光的反射现象以及光的色散现象。但它不能解释光在两种介质的界面上会同时发生反射和折射；更不能解释几束光线交叉相遇后彼此会毫无妨碍地继续向前传播。

2、光的波动说：光是某种振动以波的形式向外传播：这是荷兰物理学家惠更斯提出的。（因17世纪，发现光在传播时会偏离直线）

波动说能成功地解释：光同时发生反射和折射，几束光相遇互不相干等现象。但由于当时对光的“波长很短很短”这一点还不清楚，因此对光照射的物体后面会留下清晰的影子还解释不了。即不能解释光的直线传播现象。

微粒说在17世纪和18世纪内占主导地位，其原因有：牛顿的威望，力学的成就使人们思维上产生定势；波动说本身的不完善，当时的实验事实还不能分出谁是谁非。

直到19世纪初，人们成功地观察到了光的干涉和衍射现象等波的特征，波动说才获得了公认，使光的波动理论得到迅速发展。

3、光的电磁说：随着物理学各方面的发展，麦克斯韦提出了电磁波的理论，进而得出了光是电磁波的结论，惠更斯的波动说发展到了麦克斯韦的电磁说。

4、光子说：19世纪末，光电效应被发现了（说明现象），这证明了它具有粒子性，波动说在光电效应面前束手无策，人们又认识到光确实具有粒子性（不连续性），爱因斯坦提出了光的量子理论——光子说，从而使人们认识到：光既有波动性，又有粒子性。

5、 最后统一到光既有波动性，又具有粒子性（但这种粒子已不再是牛顿 提出的机械微粒模型了），即光具有波粒二象性。

基本 观点 实验 基础 成功 解释 困难 问题

人们对光的本性的认识史：

微粒说———波动说———电磁说———光子说———波粒二象性 （牛顿） （惠更斯） （麦克斯韦） （爱因斯坦） （公认）

牛顿的微粒说 认为光是一群弹性小球的微粒， 光是沿直线传播的粒子流。 光的直线传播、光的反射现象 光的直进现象、反射现象、 光的色散现象。 无法解释两种介质界面同时发生的 反射和折射现象；光的迭加 惠更斯的波动说 认为光是某种振动以波的形式向外传播。 光的干涉和衍射现象 光同时发生反射和折射、迭加， 几束光相遇互不相干等现象。 难以解释光的直进，找不到传播媒质

(二)两线线索：

干涉现象 衍射现象

惠更斯的波 波动说 麦克斯韦

动说（假设） 得到公认 的电磁说 光的波粒 光电效应

古希腊的 牛顿支持 爱因斯坦 二象性 “触须”说 的微粒说 的光子说

对立——————————————————>统一

上面的方框图无疑会起到很好的向导作用，引导学生自觉、主动地去寻根问底。同时还能让学生体会到科学的发展是一代代科学家辛勤劳动的曲折过程，教育学生勤奋好学、刻苦钻研，树立不怕挫折、追求真理、服从真理的求知精神。

本节内容是本章的引言，除了回顾人类对光的本性的认识过程，指明了学习本章的线索，其中还渗透了科学研究方法和唯物辩证法思想。

1、科学研究方法

惠更斯根据光与机械波有很多相同的性质，提出光的波动说，杨氏双缝干涉实验及光的衍射现象的发现，给了波动说有力的支持，使波动说得到公认，麦克斯韦将光与电磁波进行比较，提出光是一种电磁波，赫兹用实验成功地证实了光的电磁说。在这过程中，体现了“实验（事实）——理论假设——实验（提供新的事实）——修正理论（甚至建立新的假设）”的科学研究方法。 （光的微粒说发展过程也体现了这一科学研究方法）

2、唯物辩证法思想

(1)从惠更斯的波动说到麦克斯韦的电磁说，从牛顿支持的粒子说到爱因斯坦的光子说，人们对光的本性的认识大大地前进了一步，而光的波粒二象性的提出，使人们对光的本性的认识发生了质的飞跃，体现了由量变到质变这一普遍原理。

(2)光的电磁说、光子说并不是全盘否定惠更斯的波动说和牛顿支持的微粒说，而是批判地继承了其观点，是“扬弃”。

(3)在光的波粒二象性中，波动性和粒子性既对立又统一。

(4)波动说、微粒说的发展道路不是一帆风顺的，而是前进中有曲折，在曲折中前进，最后统一在光的波粒二象性之中，体现了认识是螺旋式上升的。

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