2019-高三選修物理-5-1-光的本質
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中華民國 高中物理教材 High School Physics Textbook in Republic of China 99課綱 -基礎物理2B
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2019-高三選修物理-5-1-光的本質
- 2. 碩班同學-王鵬雄老師南一課本 光的現象 光直線前進 光有多種顏色 podcast.phnvs.cy.edu.tw 光 反射現象 From wiki 光 折射現象 • 光束交會 彼此不受影響 • 光速極大 • 光經過反射或折射 速率幾乎不變
- 3. 光是什麼 490~370 BC AD14XX AD16XX 恩佩多克斯 光是一種擾動，在 介質中傳播的現象 德模克利圖斯(原子論) 物體發出微小粒子進入 人的眼睛，而引起視覺 現象 達文西 光的行為類似波動 AD15XX 格理馬迪 發現光的繞射 創造「繞射」 這些看法都是「形而上」 沒有充分的實驗與理論來驗證 或解釋
- 4. 光是什麼？ AD 16XX AD 17XX 海更士(或稱惠更斯) 光是一種波動 傳播光的介質叫做以太 光是由光源向四面八方發 射的微粒組成 牛頓 https://www.nextgurukul.in/
- 5. 光是什麼？波動說 AD 16XX AD 17XX 海更士(或稱惠更斯) 光是一種波動 傳播光的介質叫做以太 •光直線前進 •光束交會，彼此不受影響 •光有多種顏色 波前的每一點可以認為是 產生球面次波的點波源 海更士原理 水波、繩波…等 也有相同現象 兩相向波重疊後，也是各自分開 每個人的聲音並不相同
- 6. 光是什麼？波動說 AD 16XX AD 17XX 海更士(或稱惠更斯) 光是一種波動 傳播光的介質叫做以太 光的折射 波前的每一點可以認為是 產生球面次波的點波源 海更士原理 光的繞射 解釋 光的直進、反射、折射 、干涉、繞射等現象 光在介質速率 小於真空中的速率
- 7. 光是什麼？微粒說 AD 16XX AD 17XX 光是由光源向四面八方發 射的微粒組成 牛頓 光粒子速度極大 光粒子質量體積極小 不同色光的粒子不同 光粒子 完全彈性體 https://www.nextgurukul.in/ •光直線前進 •光束交會，彼此不受影響 •光有多種顏色
- 8. 光是什麼？微粒說 牛頓 光 反射 粒子做彈性碰撞 入射角等於反射角 光粒子 光粒子速度極大 光粒子質量體積極小 不同色光的粒子不同 •光直線前進 •光束交會，彼此不受影響 •光有多種顏色 光粒子 完全彈性體 AD 16XX AD 17XX
- 10. 微粒說 波動說的爭論 VS微粒說 波動說 光的干涉繞射現象，難以發現 礙於實驗技術，難以測出光速 牛頓 學術界的權威 光在介質中的速率 大於真空中的速率 光在介質中的速率 小於真空中的速率
- 13. 光是什麼？波動說的驗證 整合電學/磁學/光學 光是電磁波的一種，不需介質 赫茲 用實驗證實 電磁波的存在 AD 19XX 光的顏色與頻率(波長)有關 可見光-紅光 波長約700 nm 可見光-紫光 波長約380 nm 驗證電磁波具備反射、折射、 聚焦、偏振、等光的特性 AD 18XX 馬克士威
- 14. 光是什麼？波動說的驗證 證實 以太不存在 證實光傳播時候，可不需介質 邁克生-莫立實驗 AD 19XX 邁克生 莫立 幾乎確立 光的波動理論VS微粒說 波動說 AD 18XX
- 17. 粒子說缺陷 • 無法合理解釋光在兩介質介 面上的的部分反射與部分折 射現象 • 解釋光的折射現象，光速的 改變部分( 速度大小 )經證明 與事實相反 • 無法解釋光的干涉與繞射現 象。 光波動說 缺陷 • 僅能解釋力學波，對於電磁 波之解釋需要修正 • 因為「以太」不存在 • 無法解釋光電效應、康普頓 效應(高一與高三下 17 各自的缺陷
- 18. • 許許多多 不可分割的能量量子 組成愛因斯坦 新理論的誕生-光量子論 光量子論 • 電磁波的能量具備量子性 光子 或 光量子
- 19. 新理論的誕生-光量子論 • 許許多多 不可分割的能量量子 組成愛因斯坦 光量子論 • 電磁波的能量具備量子性 光子 一個光量子 能量?? 普朗克 量子論 𝐄𝐄 = 𝒉𝒉𝒉𝒉 電磁波頻率 普朗克常數 不同頻率的電磁波，視為 不同能量的光子 放出或吸收光的能量 以整數個光子來轉換
- 20. 新理論的誕生-光量子論 • 許許多多 不可分割的能量量子 組成愛因斯坦 光量子論 • 電磁波的能量具備量子性 光子 單頻光的總能量E 一束紅光一列平行光波 一個一個光量子 = 𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏 光強度 光在行進路徑通過單位截面積的光子數目 混色光的總能：𝑬𝑬 = � 𝒊𝒊 𝒏𝒏𝒊𝒊 𝒉𝒉𝒇𝒇𝒊𝒊
- 21. • 1923年，法國人德布羅依在他的博士論文中， 提出一個非常突出的假想： • 像電子、原子、分子之類的粒子，甚至所有 形式的物質，除了粒子的特性外，也都兼具 有波動的性質。 • 這種伴隨物質的波動稱為 物質波 ，或稱 德 布羅依波 • 1929年，諾貝爾物理獎 21 物質波 matter wave -快速複習
- 23. 23 波粒 二象性 微觀世界 [微粒]電子 質子 可以是 粒子 也可以波動 機率波
- 25. 25 SEM
- 26. Thank for Contoso Ltd. https://mysecretpark.blogspot.com/ your attention 參考資料 陈玉芳，物理學史簡明教程 郭奕玲，沈慧君，物理學演義 維基百科 高三選修物理課本，108課綱 DeltaMOOCx