证明“光是粒子还是波动”的实验报告单
- 教育综合
- 2023-05-14 07:58:17
什么实验说明光具有波动性？什么现象说明光具有粒子性？
波动性：光的干涉，衍射，偏振光透过偏振器件光强所遵循的马吕斯定律也可以说明光的波动性。
粒子性：光电效应，康普顿效应。
a粒子的散射实验证明的是原子的核式结构，而不是光的粒子性。
如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。
扩展资料：
光在同种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、日食和月食还有影子的形成都证明了这一事实。
撇开光的波动本性，以光的直线传播为基础，研究光在介质中的传播及物体成像规律的学科，称为几何光学。在几何光学中，以一条有箭头的几何线代表光的传播方向，叫做光线 。
几何光学把物体看作无数物点的组合（在近似情况下，也可用物点表示物体），由物点发出的光束，看作是无数几何光线的集合，光线的方向代表光能的传递方向。
光是到底是粒子还是波？
光有衍射和折射，确实是波的属性；但光参与光电作用却确凿的证明光是粒子，它既似波又似粒子，我们就叫这做“波粒二象性”。
其实不只光，任何亚原子粒子，不论质子、中子、电子等等，在运动中都是既像波又像粒子，这些粒子在精密设计的实验中都能发生折射和衍射，而并非直线运动。
光有能量，当然也有质量，这是学物理的人都知道的。你面前的显示器照着你，因为光有质量，你会被这些光产生的压力压迫(光压)，只不过它极其微小，你毫无知觉。
物体发光本来就会损失能量，等价于损失质量，这些能量(质量)被光带走了，如果加上这些光的质量，则完全符合质量守恒定律(其实也是能量守恒定律)。
围绕着这个问题，在历史上有许多争论。其中比较著名的有牛顿的 “光是粒子”的主张和惠更斯的“光是波”的理论。通过现代物理的研究，已经表明光是波的同 时还具有粒子的特性。 所以光有波和粒子的两面性，既是光又是粒子。
激光粒度仪作为一种新型的粒度测试仪器，已经在粉体加工、应用与研究领域得到广泛的应用。它的特点是测试速度快、测试范围宽、重复性和真实性好、操作简便等。 激光法的粒度测试原理： 激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以一束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，如图8。散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ。散射理论和实验结果都告诉我们，散射角θ的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。进一步研究表明，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样，在不同的角度上测量散射光的强度，就可以得到样品的粒度分布了。
光到底是粒子？还是波？
光学是一门古老的科学，关于光的本性问题也一直是许多科学家所努力探寻的。 17世纪70年代还由此引发了一场著名的争论。牛顿在剑桥对光学进行了为期3年的研究，最终形成了自己的学说，坚信光是一种粒子。站在他对立面的是英国皇家学会会员胡克和惠更斯。胡克认为光本质上是一种依靠以太媒质的振动而传播的波。他认为，只有把光看成波，才能完美地解释光的直线传播特性。 爱因斯坦对于光的特性，惠更斯比胡克研究的还要深入。他认为光的波动既类似于水波，又类似于声波。光波是一种球面波，光在传播时形成一个个球面波向前传递。胡克和惠更斯用来批驳粒子说的共同武器是光的衍射现象。衍射被公认为是波的一种特性，当光的衍射现象被发现之后哪些现象证明光的波动性？哪些现象证明光有粒子性？
说明光的粒子性的现象：光电效应， 氢光谱的原子特征光谱不连续，光的直线传播，光的反射可以用粒子性解释。光电效应，氢光谱原子特征谱线不连续，证明光具有粒子性，同时，光的直线传播，反射也可用粒子说得到解释。
说明光的波动性：叠加，干涉，衍射，偏振，光的电磁波属性，光的色散，反射，折射，衍射，干涉，偏振，叠加等证明光的波动性。
扩展资料：
爱因斯坦支持光的粒子性，在于光电效应无法用传统物理学的波动理论来解释。相反，如果将光视作能量量子化分布的“粒子”而非能量连续分布的“波”，可以解释一系列光电效应的现象。（爱因斯坦获得诺贝尔奖是因为他在光电效应上的工作，并非因为相对论。）光的单缝衍射实验是支持光的波动性的实验。
在该实验中，一束光通过一道细缝（缝的宽度和光的波长相似）后，在屏上会显示出一系列衍射条纹。而如果将光束能量降低到平均只能有一个光子同时通过细缝，长时间曝光后发现光子在屏上的分布仍然符合衍射条纹。这说明光的波动性并非仅仅是大量光子相互影响而产生的现象，而是单个光子本身固有的性质。
波粒二象性是量子力学当中的概念，虽然可以用宏观的“粒子”与“波动”来近似描述，但是本质上并不能用宏观观念来替代。综上，单个光子本身既具有类似宏观粒子的“粒子性”，同时具有类似宏观波动的“波动性”，这个性质本身被称为“波粒二象性”，是光子的固有性质，并非宏观粒子性质与波动性质的合成。
事实上，微观粒子都具有波粒二象性这种量子性质。换句话说，“光具有波粒二象性”这句话是不等同于“光既是粒子，又是波”这句话的，只能理解为“光会同时表现出类似宏观粒子与宏观波动的性质。”
参考资料来源：百度百科-波粒二象性
