初中光学总结讲解课件 第1篇

关键词 波粒二象性；粒子；量子

1 光的波粒二象性发展

过去人们一直认为光是特殊的物质，它是所有物质中最小的物质，因此在科学发展的进程中，许多优秀的科学家前赴后继的研究光的本质是波还是粒子，旨在以此对物质的本质作出根本的定性。笛卡尔在探究光的本性问题时提出了两种不同的假说，一种假说是认为光通过“以太”这种媒质进行传播的，另一种假说则认为光有着与微粒近似的特性；英国物理学家胡克认为光是以太媒介中的一种纵向波，他复核了格里马第的试验通过观察肥皂泡膜折射出颜色，得出光波频率是决定去颜色的结果，以此支撑他所提出的假说；1672年牛顿提出了光的微粒假说，他认为光的本质是由微粒组成的；惠更斯借助前人研究成果，通过反射试验和折射试验证实了光的波动性，系统的完整的对光的波性进行了详细阐述。他认为光的本质是一种依靠介质为媒介进行纵向传播的机械波。对光的研究在1808年出现了戏剧性变化，物理学家拉普拉斯通过试验发现了光的偏振现象，进而提出来偏振定律，这让波动说陷入自我矛盾的尴尬境地，从而促进了物理学家对物理光学的研究转到了微粒说的发展方向。

面对着这种错综复杂的情况，杨氏对光学又进行了一次更高层面的研究，1817年，他果断否认了惠更斯关于光是纵波的说法，提出了光是横波的论断，这有效的解决了光出现偏振的问题，随后他借鉴了牛顿的学说，创立新的光波理论。杨氏曾与隶属于牛顿阵营的阿拉戈探讨自己的新观点。1815年科学家菲涅尔不满足当前所流行的关于光的粒子说，他试图对惠更斯的波动说进行完善，然而当时他并不知道杨氏已经在光的衍射方面进行了大量的研究，菲涅尔认为不同波之间的干射现象可以提高合成波的强度，他的理论是与杨氏是完全背道而驰的。后来某天阿拉戈告诉了菲涅尔杨氏的横波观点，他十分感兴趣，开始了吸收杨氏的思想并做了数年的研究，最终在1819年以新的方法成功的进行了光的干涉试验，这又一次证明了光的波动性。阿拉戈与菲涅尔随后投身于光的波动研究并提出来光波的横波理论。

19世纪中期，光的波动说终于力压光的粒子说成为主流学说，人们一度认为已经找到了光这一特殊物质的本质。然而在面临什么是光波的载体问题时，该理论解释不清楚，光学物理的摩天大厦上空飘来了一朵乌云，1887年德国科学家赫兹发现了光电效应，光波动说出现了根基不稳的危机。直至1905年3月，爱因斯坦提出了光的量子学说，完美的诠释了光的波粒二象性，这场耗时百年的大争论终于得到了科学的正确的解决。

2 波动性与粒子性

光在传播过程中不时严格按照直线传播的，它有着与波一样的干涉、衍射现象，这符合光的波动性原理。麦克斯韦以此为基础通过试验研究认为光是一种电磁波，具有相应的频率f和波长λ。光在与物质相互作用时会出现了康普顿效应以及黑体辐射现象，爱因斯坦以此为研究对象提出光子说，阐述光是由光子构成的，而光子是具有一定的动量和动能的。宏观上光呈现的波动性，微观上光呈现的是粒子性，这就是所谓的光的波粒二象性。

在传统物理学上波和粒子是相差很大的物理概念，一种物质同时呈现两种特性是匪夷所思的。宏观上现存的所有物体都没有出现过这种情况。为了更好的理解宏观物体所呈现的波动性和粒子性，我们需要引入量子理论这一概念。只有量子理论才能从根本上了解光子的特性，解释各种存在的现象。关于光的粒子性的解释，与宏观力学的“粒子”或者“小球”是完全不同的。具体地说，光子属于微观粒子，它是量子力学中的学科名词，并不遵循牛顿力学里的规律。光子流不是遵循经典力学运动规律的一群粒子，光波同样不是经典力学描述的机械波（机械波是在经典力学中的能量传播在媒质中是连续的，它与物质之间的能量变化也是连续的）。而当光与物质相互作用时，动量、能量都是以分子为分立单元进行作用与变化的过程的，但其是不连续的。因此，光只是形象的说明了其性质，部分的采用波和粒子的一部分特点，它不是经典物理意义下的波或粒子的集合。

在理解光的粒子性时，可以说光是以光子为单位，具有相对集中的能量，动量和质量。在对光子波动的理解，即光子在传播的过程中，不同的光子在不同的时间和地点出现的概率均不相同，而光子的集体行为与波的运动规律大致相近。如：在光的干扰现象实验中，干扰条纹是大量的光子落在不同的地点形成的，光子落到某一地点的几率大，那么该地点达到的光子数目就会增多；相反，光子到达某一地点的几率小，那么该地的光子数目就相对较少，并出现光线相对较暗的条纹。可见，多数光子的传播规律表现出波动性，个别光子的传播表现出粒子性。因此说，光具有波粒二象性。

3 量子物理中关于波粒二象性描述的发展历程

量子物理建立的一个重要基石是光和微观粒子具有波粒二象性这一特点的发现。但是在量子物理发展的不同时期，将这种二象性在同一粒子上统一起来进行合理的描述是各不相同的。

旧量子论时期

在量子物理发展的旧量子论时期，人们虽然发现光和实物粒子都具有波动性和粒子性，但并没有给予这种二象性一个统一的描述。然而光和实物粒子的这种二象性是在不同的学科领域里得到一致证实的。丹麦物理学家玻尔曾经将粒子的二象性放在氢原子的理论研究中做系统阐述，但是遇到了困难，当他将能量的粒子性加入量子化的条件形式，但却没有显示其波动性的特点。因此，这种将量子化条件和经典理论连合的方式并不能使这种二象性得到一致的描述。

非相对论量子力学时期

在非相对论量子力学时期，关于微观粒子波粒二象性的描述有了更深入的发展。不仅发现粒子的物理量和波动的物理量之间的关系受到德布罗意关系的影响，而且发现了满足波动性的粒子的运动规律的波函数方程，即薛定谔方程:

由此可见，在非相对论量子力学体系中，微观粒子的波粒二象性的波动描述，进而表现在对波函数的几率计算上，同理于微观粒子在空间的分布概率取决于描述粒子的波函数，即：

这个方程便是粒子在空间分布的密度概率函数，说明了粒子的波动性与粒子在空间出现的随机性有关。但这只是在空间分布上描述的一致，并不是本质上的统一描述。而且它只对描述实物粒子有效，不能应用于其他微观粒子的描述

相对论量子力学时期

相对论量子力学是在非相对论量子力学基础上的又一次突破。尽管它还是利用非相对论量子力学时期里的函数方程来描述波粒二象性这一性质，但它已经把粒子分成两类加以讨论，即费米子和玻色子，它们分别符合狄拉克方程、克莱因―戈登方程的描述。与先前的发展对比，它的这两种描述与微观粒子更多的内在性质有直接的联系，并且它增加了对电磁场进行描述的内在可能性。但是，在相对论量子力学时期，由于波函数仍是粒子在空间分布的描述函数，且没有描述粒子的全部特性，所以也没有对微观粒子的波粒二象性作本质上的描述。

量子场论时期

英国物理学家狄拉克在处理电磁场与量子化时引入了量子场的概念，即微观粒子都存在着一种对应的场，利用场的激发作用产生粒子，激发作用的消失，粒子也随之消失。不同的场之间进行相互作用时，不同粒子之间也进行着相互的转换。

利用此理论，原来连续分布的量子场经过量子化处理便可以得到量子化和总角动量的结论。因此，量子场论从根本上既区别于微观粒子二象性的描述，又有别于相对论量子力学的描述。量子场论将Φ定义为客观存在的量子场的场函数的描述，即场函数的量子化即可得到对应场的量子化。所以说，量子场论关于波粒二象性统一的描述符合了微观粒子的本质规律。

4 结论

对光的波粒二象性理解的基础就是对光的物质本性和粒子本性有一个正确的观念，由于光子本身就是自然界中的一种波，所以它具有波动性。又由于光子具有非线性和色散性的共同作用聚集在一起而不散开，从而形成稳定的“波包”，表现出粒子性。可以说，光的波粒二象性是微观物质的基本属性之一，对物质这样的两种描述归于一体，存在如下两种原因；一种是我们不能放弃物质的实体性，即粒子的特性。另一种是在描述物质基本粒子的状态中，采用波的描述状态中和物质实体本身的描述吻合。

参考文献

[1]李一新.对“光的波粒二象性”的认知与教学[J].中学物理教学参考，2004(11).

[2]包向飞.质能互等式E=mc-2的一个简单推导[J].科学之友(B版)，2009(10).

[3]侯保才.光学课程与其它物理课程的联系[J].开封教育学院学报，1992(1).

[4]泉文.让光子生产工厂化[J].初中生必读，2008(10).

初中光学总结讲解课件 第2篇

关键词:化学需氧量;环境监测;综述

化学需氧量(cod)是评价水体污染的重要指标之一。cod测定的主要方法有高锰酸盐指数法(gb11892 - 89)和重铬酸钾氧化法(gtb11914 -89) 。高锰酸盐指数法适用于饮用水、水源水和地面水的测定。重铬酸钾氧化法(codcr )适用于工业废水、生活污水的测定,但此法要消耗昂贵的硫酸银和毒性大的硫酸汞,造成严重的二次污染,且加热消解时间长、耗能大,缺点十分明显,已不适应我国环境保护发展的需求。为此,人们从不同方面进行了改进。

1标准法的改进

消解方法的改进

为缩短传统的回流消解时间,早期进行的工作包括密封消解法、快速开管消解法、替代催化剂的选择等;近期的工作主要包括采用微波消解法、声化学消解法、光催化氧化法等新技术。

替代催化剂的研究重铬酸钾法所用的催化剂ag2 so4 价格昂贵,分析成本高。因此,毕业论文研究ag2 so4 的替代物,以求降低分析费用有一定的实用性。如以mnso4 代替ag2 so4 是可行的,但回流时间仍较长。ce ( so4 ) 2 与过渡金属混合显示出很好的协同催化效应,如以mnso4 - ce ( so4 ) 2复合催化剂代替ag2 so4[ 1 ] ,测定废水cod,不但可降低测定费用,还可降低溶液酸度和缩短分析时间,与重铬酸钾法无显著差异。

微波消解法如微波消解无汞盐光度法测定cod;微波消解光度法快速测定cod;无需使用hgso4 和ag2 so4 测定cod 的微波消解法;氧化铒作催化剂微波消解测定生活污水cod 等。ramon[ 2 ]等采用聚焦微波加热常压下快速消解测定cod。

与标准回流法相比,微波消解时间从2h缩短到约10min,且消解时无需回流冷却用水,耗电少,试剂用量大大降低,一次可完成12 个样品的消解,减轻了银盐、汞盐、铬盐造成的二次污染[ 3 ] 。专著[ 4 ]对此作了较全面的总结。

声化学消解法尽管微波消解时间短,但消解完后要等消解罐冷却至室温仍需一定时间。而超声波消解方便,设备简单,且不受污染物种类及浓度的限制,近年来已有一些应用研究[ 5 ] 。钟爱国[ 6 ]使用自制的声化学反应器对不同水样进行了声化学消解试验,提高了分析效率,减少了化学试剂用量, cod 测定范围150mg ·l - 1 ～ 2000mg·l - 1 ,标准偏差≤615% ,加标回收率96% ～120%。超声波消解时,超声波辐射频率和声强是两个重要的影响因素。试验表明,超声波辐射标准水样30min 时, 低频( 20khz) 、适当高的声强(80w·cm- 2 )有利于水样的完全消化。

光催化氧化法紫外光氧化快速、高效,在常温常压下进行,不产生二次污染,因此对水和废水分析的优势特别突出。近几年来,半导体纳米材料作为催化剂消除水中有机污染物的方法已引起了人们的广泛关注。当用能量等于或大于半导体禁带宽度(312ev)的光照射半导体时,可使半导体表面吸附的羟基或水氧化生成强氧化能力的羟基自由基( ·oh) ,从而使水中的有机污染物氧化分解。艾仕云等[ 7 ]提出纳米zno 和kmno4协同氧化体系,并据此建立了测定cod 的方法,所得结果的可靠性和重现性与标准法相当。他们还使用k2 cr2o7 氧化剂、纳米tio2 光催化剂测定cod[ 8 ] 。通过光催化还原k2 cr2o7 生成的cr3 +浓度变化,可以获得样品的cod值。但反应仍需恒温搅拌,反应液需离心过滤。操作烦琐,且不能在线快速分析。

测定方法的改进

1. 2. 1分光光度法分光光度法测定cod是在强酸性溶液中过量重铬酸钾氧化水中还原性物质, cr6 +还原为cr3 + ,英语论文利用分光光度计测定cr6 +或cr3 +来实现cod 值测定。inaga 等以ce ( so4 ) 2作氧化剂,加热反应后测定吸光度,计算出cod值。konno使用自制的比色计与pc机相联测定cod,所得结果与标准法基本一致。光度法测得cod值快速、准确、成本低等。目前,国内外不少cod快速测定仪均是基于光度法原理。如美国hach公司制造的cod测定仪是美国国家环保局认可的cod测量方法。

1. 2. 2电化学分析法

(1)库仑法库仑法是我国测定cod的推荐方法,该法利用电解产业的亚铁离子作库仑滴定剂进行库仑滴定, 根据消耗的电量求得剩余k2 cr2o7 量,从而计算出cod。广州怡文科技有限公司和中国环境监测总站研制的est22001cod在线自动监测仪,采用库仑滴定原理,测量范围5mg/l～1000mg/l;测量时间30min～60min,测量误差≤±5% fs;重复误差≤±3%fs,与手动分析具有很好的相关性。

初中光学总结讲解课件 第3篇

关键词: 大学物理教学 认知结构 正迁移

1.引言

大学物理学作为高校理工科学生的一门必修课,不仅具有科学的严谨性和很强的实践性,而且具有广泛的应用性和不断的创新性。学生在学习新的物理知识时总是以原有的学习为基础,原有的学习可能促进也可能干扰后继的学习。这种原有的知识结构作用于所学新知识的情况在很大程度上影响到学习效果,因此受到教育学家和心理学家的普遍重视,这就是高等教育心理学中的“认知结构”及“学习迁移”的问题,其成为学习问题研究中的一个重要方面。

所谓“认知结构”[1],简单来说就是学生在学习过程中在其头脑中已经建立起来的知识结构;而“学习迁移”[2]指的是已经获得的知识、方法、技能对学习新知识的影响。积极的影响称之为正迁移,而消极的影响称之为负迁移。可辨别性是认知结构的一个重要的因素,如果我们在大学物理实际教学工作中采取科学的方法调节并优化这一因素,就能够促使正迁移产生,从而促进教学工作,提高教学效果,极大地促进大学物理的教学工作。

2.“认识结构”的可辨别性与“正迁移”

美国著名认知教育心理学家奥苏伯尔认为学生的学习主要是有意义的接受学习[3]。学生在有意义的接受学习过程中在其头脑中必然会建立一定的知识结构,这就是高等教育心理学中所称的“认知结构”。具体地说,“认知结构”就是指学生在某一学科的特殊知识领域内观念的全部内容及其组织。可辨别性是“认知结构”的一个重要因素,是指新的学习内容与同化它的起固定作用的原有内容的分化程度。如果一个学生的原有知识是按一定的结构、分层次严密组织好的,则他在遇到新的学习任务时,不仅能迅速在原有的认知结构中找到新知识的固定点,而且易于辨别新旧知识的异同。

奥苏伯尔在有意义的接受学习基础之上提出了一种新的“学习迁移”理论,称为认知结构说[4]。认知结构说认为在有意义的接受学习中,学生的认知结构是有效影响学习迁移的重要因素。学生应该积极地利用旧知识理解新知识,把新知识纳入到己有的认知结构中,这个过程实际上就是有效的正迁移过程。因此,教师通过调节可辨别性,使学生的“认知结构”组织有序、层次分明,易于实现正迁移,是至关重要的。

3.采取知识类比的策略,提高“认知结构”的可辨别性,促进学习正迁移

“类比”是人们认识事物本质特征的一种基本方法,是一种必须由原有“认知结构”来积极心理参与的认知行为,是学习主体在探究中求同辨异,在已有的认知基础上,突破固有的认识束缚,建立新的认知结构,获得新的本质的认识过程。而知识类比策略本身就是一种很好的学习方法。

注重新知识与新知识、新知识与旧知识之间的类比,能够增强学生“认知结构”的可辨别性。而“认知结构”的可辨别性又是影响学习迁移的重要因素。事实上大多数学生的“认知结构”并不总是条理清晰可辨的,有时甚至是组织无序、层次混乱的。因此,采取知识类比的策略可以有效地提高可辨别性,增强“认知结构”的条理性和可利用性。我们在大学物理实际教学过程中,着重运用了类比的教学策略,优化了学生的“认知结构”,使之组织有序、层次分明,有效地增强了认知结构的可辨别性,实现了最大限度的学习正迁移。

我们在大学物理教学过程中主要采用了以下四种类比策略。

概念类比法

在大学物理课堂教学中,教师应当扎扎实实抓好物理概念等基础知识的讲解,通过类比不同的物理概念,加深学生对概念本质属性的理解,对容易混淆、认识模糊的概念加以区别、判断,有意识地引导学生对概念进行比较区别,认识规律的本质特征。还可以通过类比法,加深理解大学物理“力、热、电、光”四大部分之间不同物理量与概念的异同点,可以总结归纳知识网络,提高对物质的整体认识。

例如,我们在教授学生学习光波的某些知识时,完全可以类比机械波的一些概念。首先复习机械波的相关知识――波的叠加原理,波具有独立传播性(两波相遇后分开,仍保持各自原来的特征),还具有运动叠加原理(相遇区内任一质元的位移,是各波单独在该点引起的振动位移的合成),频率相同、振动方向相同、相差恒定的两列波为相干波,在两列相干波的交汇处会呈现出明暗相间的稳定图像,与时间无关,这种现象称为干涉现象。机械波的干涉分为干涉相涨和干涉相消,当波程差为半波长的偶数倍即波长的整数倍时为干涉相涨,而波程差为半波长的奇数倍时为干涉相消。以上的关于机械波的知识已经是学生认知结构中的一部分,完全可以作为学习光波知识在学生已有认知结构中的固着点,完全可以类比于光波的相关知识。光波也同样具有波的独立传播性和叠加原理,频率相同、振动方向相同、相差恒定的两列光为相干光,光的干涉条纹也是明暗相间的,且当光程差为半波长的偶数倍即波长的整数倍时为干涉相涨,呈现为亮条纹,而光程差为半波长的奇数倍时为干涉相消,呈现为暗条纹。

再如,力学中的惯性和热学中的比热容这两个概念,表面上它们之间毫无联系,但通过类比,就可以发现它们还是有一定联系的。惯性是物质本身的属性,与物体的速度、加速度无关。“惯性”可以看作是物体反抗改变运动状态的一种“惰性”,那么无论物体是处于静止状态还是运动状态,这种性质都是有的。这时学生已经很好地理解了“惯性”的概念,“惯性”已经成为学生认知结构中的一部分,完全可以作为学习“比热容”在学生已有认知结构中的固着点,完全可以类比于“比热容”的相关知识。如此说来,而热学中的比热容同样是描述物质本身的一种属性,它与物质的温度、质量、运动状态无关。同样,比热容可以通俗地看成是物质的“惰性”,是物质对改变温度的反抗,比热容越大,则它“惰性”越大。教师通过以上深层次的引申与类比,可以加深学生对惯性和比热容这两个概念的深刻理解。

又如,在学习量子物理的基本概念的波函数所满足的条件时,其条件之一为有限性,函数的模的平方在整个空间内出现的几率为一,即归一化条件。这些关于量子物理波函数归一化的知识已经成为学生认知结构中的一部分,完全可以作为学习热学中的理想气体麦克斯韦速率分布的归一化性质在学生已有认知结构中的固着点,完全可以类比于量子物理波函数归一化的相关知识。这一知识点可以类比热学中的理想气体的麦克斯韦速率分布中的性质,在所有速率区间的分子数占总分子数的百分比的总和为一,亦即归一化条件。诸如此类,在类比的过程中也包含物理知识与方法的迁移,并且教会学生辨认知识的本质特征,帮助学生把新知识纳入自己的认知结构中,实现知识的有效迁移。

列表类比法

列表类比的方法更直观地反映出不同物理本质之间的异同。应用列表类比法一定要讲究文字简洁明了、准确、规范,这样才能突出类比内容的关键,使学生集中注意力,提高教学效果。

例如在讲述相对论内容时,关于洛仑兹变换在不同的条件下,表现出不同的类型,列表类比如下:

从上表可以简洁明了地看出,在S系中发生的两件事,在不同的时空条件下,在S系中观察会表现出不同的结果。学生在学习这些知识时,通过类比能正确理解洛仑兹变换的整体联系和在一定条件下矛盾的转化,从而把握问题的实质。学生容易找出知识点间的异同,增强知识间的可辨别程度,易于获得精确、可分离性强的知识。

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再如,在讲解热力学第一定律的几个特殊过程时,为了清晰地表示出这几个特殊过种中的“功”、“热”、“内能”三个物理量的变化关系,教师可以列表类比如下:

从上表可以清楚地看出四个特殊过种中的“功”、“热”、“内能”三个物理量的变化关系。学生可以一目了然,更加容易加深理解与记忆。

图解类比法

图解类比法,就是利用两个物理量之间变化分布的关系图把有关的知识点进行类比。类比可以突出某些概念、性质、判定各种关系之间的区别和联系,使各自的特点更为鲜明,使学生更能抓住特点进行认识、了解,从而熟练掌握,做到触类旁通,灵活应用知识。

图解类比法非常直观地比较物理量的性质之间的变化关系。如图1所示为不同温度下绝对黑体单色辐射本领按波长分布曲线。从图中可以清楚地看出,不同温度下绝对黑体单色辐射本领是不同的,温度越高,其温度越高,则最高辐射本领也高;而且绝对黑体单色辐射本领随着波长的分布关系基本是一致的,都呈现出先增大后减小的趋势,都有一个最大辐射峰值点。通过图解类比法,可以使学生很容易把握事物的本质,从而增强知识间的可辨别性。

解题类比法

解题类比法是指类比出不同的解题方法,可以锻炼学生判断、归纳、理解问题的能力,做到举一反三、触类旁通。类比解题训练可以进一步加深学生认知结构中某个知识点的可辨别性。例如:

习题1:气体处于平衡态时,分子任何一个自由度的平均能量为()。

(A)ikT/2 (B)iRT/2 (C)RT/2 (D)kT/2

单独呈现习题1,学生大多都徘徊于C和D之间。但给出习题2作为类比练习后,学生就会清楚应该选C还是D。

习题2:气体处于平衡态时,1mol理想气体任何一个自由度的内能为()。

(A)ikT/2 (B)iRT/2 (C)RT/2 (D)kT/2

通过这种类比练习,学生认知结构中“一个理想气体分子的能量”、“1mol理想气体的能量”知识点的可辨别程度就大大加强了。

我们把类比法运用到学生解题中,就是把相近的或相似的物理事实、物理现象一起呈现在学生面前时,学生就能通过类比,找出它们的共同特点和不同点,找出它们的区别和联系,从而增加学生认知结构的可辨别性,更加深刻理解它们的特点。

4.结语

综上所述,在大学物理教学中,我们通过分析和研究学生认知结构的可辨别性,并采用多种类比的方法进行调节,很好地优化了学生的认知结构,实现了学生学习的正迁移。我在2009年度所教授的一个大学物理实验班中,在实施“调节可辨别性、优化认知结构”的策略之后,班级期末考试成绩大幅度提高,平均成绩提高了11分,由原来的63分提高到74分,提高幅度为。说明了通过调节认知结构的可辨别性,可以优化学生的认知结构,产生正迁移,提高教学质量。

参考文献:

[1]邵瑞珍.教育心理学[M].上海教育出版社,1997:219-249.

[2]莫雷.教育心理学[M].广东高等教育出版社,2002.

[3]罗伯特・斯莱文著.姚梅林译.教育心理学理论与实践[M].人民邮电出版社,2004.

初中光学总结讲解课件 第4篇

关键词:物理常数;光速;普朗克常数

基本物理常数是物理学中的一些普适常数，是人类在探索客观世界基本运动规律的过程中提出和确定的基本物理常量。这些常数与自然科学的各个分支有着密切的关系，在科学理论的提出和科学试验的 发展 中起着很重要的作用。基本物理常数包括牛顿引力常数g、真空中的光速c、普朗克常数h、基本电荷e、 电子 静止质量me、阿伏伽德罗常数na等。

物理学中许多新领域的开辟以及重大物理理论的创立，往往与相关基本物理常数的发现或准确测定密切相关。基本物理常数描绘和反映了物理世界的基本性质和特征，它们为不同领域的区分提供了定量的标准。基本物理常数的测定及其精度的不断提高，经历了漫长的 历史 时期，生动地反映了实验技术和测量方法的发展与更新，现在，许多基本物理常数的精度已达10-6量级，有的甚至达到10-8～10-10量级。本文限于篇幅，仅以光速c和普朗克常数h为例来说明。

光速是光波的传播速度，原与声波、水波等的传播速度类似，并不具有任何“特殊的”的地位。但细分析起来，光速也似乎确有一些特殊之处。其一是光速的数值非常大，远非其他各种波动速度所能比拟；其二是光波可以在真空中传播，而其他波动则离开了相应的弹性介质便不复存在，由此引来了关于以太（假想的弹性介质）的种种争论。

1865年麦克斯韦建立了电磁场方程组，证明了电磁波的存在，并推导出了电磁波的速度c等于电流的电磁单位与静电单位之比。1849年斐索用实验测出光在空气中的传播速度为c =×108米/秒。分属光学和电磁学的不相及的两个传播速度c电磁波与c光波之间出乎意料的惊人相符，使麦克斯韦立即意识到光波就是电磁波。于是，以c为桥梁把以前认为彼此无关的光学与电磁学统一了起来。同时，由于电磁波传播依赖的是电磁场的内在联系，无需任何弹性介质，使得“以太”的存在和不存在没有什么差别，不需要强加在它身上种种性质。至此，光速c的地位陡然升高。

麦克斯韦电磁场理论揭示了电磁场运动变化的规律，统一了光学与电磁学，开创了物理学的新时代。但同时它也提出了新的更深刻的问题：麦克斯韦方程组只适用于某个特殊的惯性系还是适用于一切惯性系。如果麦克斯韦方程组只适用于某个特殊的惯性系，则不仅违背相对性原理，且该惯性系就是牛顿的绝对空间，地球相对它运动将受到以太风的吹拂，然而试图探测其影响的michelson-mor1ey实验却得出了否定的结果。如果麦克斯韦方程组适用于一切惯性系，则根据伽利略变换得出的经典速度合成规律，在不同惯性系中的光速应不同，甚至会出现违背因果关系的超光速现象，也难以解释。总之，对于麦克斯韦电磁场理论，伽利略变换和相对性原理之间存在着不可调和的深刻矛盾。直至1905年einstein以相对性原理和光速不变原理为前提，并借助洛伦兹变换方程建立起狭义相对论之后，这一切矛盾和困惑才最终得以解决。

由此可见，真空中的光速c从光波的速度上升为一切电磁波的传播速度之后，又进一步成为一切实际物体和信号速度的上限，并且在任何惯性系中c的取值都相同。c作为基本物理常数，提供了不可逾越的速度界限，从根本上否定了一切超距作用，成为相对论和新时空观的鲜明标志，同时又成为是否需要考虑相对论效应的定量判断标准。

1900年普朗克为解释黑体辐射，提出谐振子能量不连续的大胆假设。1905年einstein为解释光电效应，把能量子假设推广到电磁波，提出“光量子”。1924年德布罗意通过粒子与波的对比，假设微观粒子也具有波动性，也就是波粒二象性，设其动量为p，则其德布洛依波长由下式绝定：pλ=h，这里h是一常量，叫普朗克常数，h几乎处处出现，它宣告物理学新的研究领域——量子物理学诞生了。

量子物 理学 的进展表明，普朗克常数h是量子物理学的重要常数，凡是涉及量子效应的一切物理量都与它有关，h不仅必然成为微观粒子运动特征的定量标准，而且成为划分量子物理与经典物理的定量界限（正如c是划分相对论与非相对论的定量界限一样）。如果物理体系具有作用量纲的物理量与h可相比拟，则该体系的行为必须在量子力学的框架内描述；反之，如果物理体系具有作用量纲的物理量远大于h，则经典物理学的 规律 就在足够的精确度对该体系有效。普朗克常数h的深刻含义和重要地位，使之得以跻身基本物理常数之列。

普朗克常数h的一个意外而有趣的含义在于，它是一个直接关系到宇宙存在形式的基本常数。宇宙中广泛存在着有形的物质与辐射，其间的能量交换（如物体发光或吸收光）遵从一条物理原理，即能量按自由度均分。如果不存在普朗克常数，即若h=0，则表明辐射与有形物质之间的能量交换可任意进行。由于辐射的自由度与频率的平方成正比，随着频率增高，辐射自由度在数量上是没有上限的。因此，辐射通过与有形物质的能量交换，将不断地从有形物质中吸取能量，最终导致有形物质的毁灭。于是，整个宇宙只剩下辐射，没有原子、分子，没有气体、液体、固体等，生命与人类当然无从谈及。幸而普朗克常数h不为零，辐射的能量是不连续的，存在着ε=hv的能量台阶，波长越短频率越高的辐射其能量台阶越高，在与有形物质的能量交换中越不起作用，相应的辐射自由度冻结，从而使有形物质与幅射的能量交换受到限制，两者才能达到平衡，我们这个宇宙才能以当今丰富多采的形式存在下去。

下面介绍一下近代精确测量c和h的方法。

测量真空中光速的精确方法是，直接测量激光的频率ν和真空波长λ，由两者乘积得出真空光c。1972年，通过测量甲烷谱线的频率与真空波长，得出真空中光速为c＝299792458±米/秒。1983年第17届国际计量大会规定新的米定义为：“米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度。”由于光速是定义，不确定度为零，从此不再需要任何测量，结束了300多年精密测量c的 历史 。

h首先由普朗克给出，普朗克利用黑体辐射位移定律中的wien常数b与k（boltzmann常数）、c、h的关系，由b、k、c算出h，用实验方法测定h则始于millikan，他利用光电效应的实验得出h，近代精确测定h的方法是利用josephson效应，这是超导体的一种量子效应。

1900年，thomson在 总结 以往几百年的物理学时指出：“在已经基本建成的 科学 大厦中，后辈物理学家似乎只要做一些零碎的修补工作就行了；但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。”这两朵乌云就是当时无法解释的黑体辐射和michel-son—morley实验，正是它们引起了物理学的深刻变革，导致量子力学和相对论的诞生，与此同时出现了两个基本物理常数h和c。

参考 文献

[1] [美]威切曼著，复旦大学物理系译，《量子物理学》，科学出版社，1978年

初中光学总结讲解课件 第5篇

关键词：形象化教学；光学；多媒体；教学改革

基金项目：本文系南京信息工程大学八期教改项目（项目编号：11JY053）的研究成果。

所谓形象化教学法，指用日常熟悉的、简单的、容易理解的现象解释陌生的、复杂的、抽象的、不易理解的概念，或应用视频形象化地将复杂的工作过程和抽象的概念展示出来。形象化教学是直观性教学原则的具体体现，是各级学校各门课程都适用的一种重要教学手段。[1]对于“光学”课程而言，其本质上是一门实验科学。无论是从几何光学成像系统到光的干涉、衍射现象，还是从经典光学发展到现代光学，其中都包含了大量的理论和实验内容。而且，这些理论和实验联系紧密，绝大多数理论直接来自于实验又应用于科学实践。[2]因此，从“光学”课程的实验性特点出发，改革现有光学课程传授式教学为主的现状，在课程教学中加大形象化教学的比重，是各高校光学教学方法改革的重点之一。

如何在“光学”课程中贯彻形象化教学方法，使学生在进行抽象的逻辑思维同时建立形象化思维，增加学生对课程的理解和认识？笔者从以下几个方面对此进行了总结。

一、积累教学片段，用生活化语言将抽象问题形象化

教学片断是教师在长期的教学实践中总结出的富有代表性的教学材料，它可以是一个类比，一个生活事件，一个故事等。[3]在教学活动中，对于一些比较抽象的概念和规律，采用常规教学方法难以使学生理解和掌握。如果教师能够恰当地利用生活实践中贴切的比喻和类比，使得抽象的概念具体化、形象化，则可以达到化繁为简、事半功倍的效果，同时还可以启发学生积极思考，锻炼学生的形象思维能力，从而提高课堂教学效果。例如，在讲述光的横波特性时涉及到“横波”和“纵波”的定义，如果教师只按照课本上“纵波振动与传播方向一致，横波振动方向与传播方向垂直”的解释一带而过，并不能给学生留下很深的印象。笔者在教学过程也有所体会，很多学生只记住光是横波的结论，至于什么是横波却解释不清楚。在此，可以引入“取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列横波”的例子说明什么是横波，再引入“取一条软弹簧，沿弹簧长度方向前后推动，则在弹簧上形成一列纵波”的例子，形象化总结纵波的特点。

通过形象化的说明，可以使学生更直观地理解两个概念的特点，加强记忆。但是，应用生活化的比喻和类比，并不是以浅显的道理代替较深的理论，而是要求教师紧密结合教材内容，根据具体情况，做到言之有理，言之有据。还是针对上面的例子，虽然形象化的类比可以使学生快速领悟“横波”和“纵波”的特点，但是从科学严谨性出发，光波是电磁波，与类比中的机械波既有相同又有区别。因此，在学生领悟到所传递的信息之后，还应当对电磁波和机械波的异同加以比较，既保证了知识的科学性、完整性，又巩固了之前力学课程的知识点。

二、带实验进课堂，利用演示教具实现教学形象化

实验是科学研究的一个重要方法和手段，也是理工科教学的重要内容。虽然大多数院校都开设了基础光学实验课，但是在时间安排上往往与理论课程不同步，造成了实验和理论的脱节。学生不仅对基于实验的理论难以理解，而且所学理论也不能很好地应用于实际。因此，在“光学”课程教学过程中，在学时条件允许下适当增加随堂演示实验，既可以提高学生的学习兴趣、启发学生积极思维，又可以增强学生对概念和规律的理解。得益于网络技术的发展，笔者观看了美国麻省理工学院理工科部分开放课程，印象极深的一点就是实验进课堂教学。教授在讲完物理定律和概念之后，会配合课堂演示实验证明理论的正确，并且在每次课结束之前，还会安排一个与当堂知识相关的趣味实验，让学生思考观察到的现象，巩固所学的知识。值得一提的是，大多数演示实验都是教授自行设计，所用道具和演示并不复杂，无需占用太多时间，却收到非常好的教学效果。麻省理工学院的课堂教学安排值得我们在“光学”教学中学习和借鉴，当然，这也对教师的综合素质提出了更高要求。

三、发挥多媒体优越性，动态演示实验现象

由于计算机和网络的敏捷发展，多媒体技术在教育领域得到了普遍的使用。多媒体集文字、图形、动画于一身，可以直观、动态地演示物理实验现象，充分调动了学生的积极性，为学生的学习和发展提供形势多样的学习环境。对于“光学”课程中仪器复杂或不易观察现象的实验，采用多媒体教学展示可以节约教师板书时间，清晰再现物理图像，提高教学效率。例如，在光的波动性教学中，对于单缝衍射实验，本身对实验条件的要求就较高，因此在课堂上直接进行演示不切实际。教师可以用视频为学生播放实验录像，并用课件绘制实验装置，结合板书进行理论分析。从推导的公式可知，单缝衍射的图样受波长、缝宽等因素的影响，观察屏上的衍射图样会随着实验条件的变化而不断改变，这与观察到的实验现象是一致的。利用多媒体课件进行动态演示，可以用实验结果帮助学生理解相关的理论推导，弥补了传统板书教学的不足，增大课堂的信息量。

四、利用仿真软件构建虚拟实验室，将抽象理论直观化

培养具有科技创新能力的人才是教育改革关注的重点，加强专业基础课程和适时引入科学前沿对创新人才的培养具有重要意义。对于“光学”课程的建设，各级各类院校积极推进教学内容的改革，在强调经典光学的基础上，加大现代光学和光学前沿科技的比重，如激光技术、光纤通信技术、光电子技术等。由于现代光学内容涵盖广泛且涉及到学科交叉，对于背景知识不足的学生来讲，很多抽象的概念和原理难以理解。受经费等条件的限制，大部分高校并没有能力开设与前沿技术配套的实验课程。

针对上述问题，有高校提出利用软件仿真构建光学虚拟实验室的方案。[4]通过虚拟实验，既可以使学生了解和掌握复杂光学器件工作原理，又节省了设备运行经费。很多功能强大的工程软件已经被应用到光学教学中，如MATLAB、Mathematic、光学设计软件Zemax、光学仿真软件Tracepro、BeamPROP等，不仅能够通过直观、形象的界面激发学生的兴趣，还能够拓展学生的技能和知识面。

参考同行经验，笔者所在学校在推行光学课程改革建设的过程中，增设上机实践课程，让学生在虚拟实验环境中了解光学器件在光纤通信、传感和信息处理等领域的应用。例如，利用有限元分析软件COMSOL的射频模块，可以模拟阶跃光纤截面的模场分布，形象地展示光纤参数的改变对模场分布的影响（见图1）。再如，用BeamPROP软件绘制两根平行直波导构成的耦合器，当光从一根波导入射时，利用软件模拟光在两波导之间的耦合过程，得到出射端两波导的透射功率。然后改变入射波长、波导间距等参数，让学生观察总结出射端光功率的变化规律（见图2）。结合模拟结果，教师进而阐述光纤耦合器、波分复用器等器件的工作原理，这样学生理解起来要容易得多。调查显示，自该课程开设以来，学生对光学课程的兴趣和学习积极性都有所提高。

五、开展现代光学知识讲座，增加学生感性认识

虽然在推行“光学”课程教学改革中，已经加大现代光学内容的比重，但是受课程学时的限制，系统详细地讲解现代光学内容是不现实的，因此只能对很多概念和原理做简单口授，无法利用形象化教学手段展开阐述。对此，笔者认为可以通过在课余时间开展现代光学知识讲座、建立讨论小组等形式作为有益补充。例如，传统光学课程里对于光栅的讲解，一般都安排在光的衍射部分，并局限于对强度调制的二维平面透射光栅进行讨论。学完这一部分后，很多学生对光栅的认识仅停留在这个阶段。但是在实际中，其他类型的光栅表现出了更高的应用价值。比如光栅光纤传感技术，由于其良好的检测精度和线形响应，在多领域得到了广泛的实际应用，是当前的研究热点之一。在完成课堂教学任务之后，可以在课绕光纤光栅的主题开设讲座介绍光栅光纤的成栅机制、制作工艺，光纤光栅传感的原理和技术、传感网络的实现与解调等。在讲座中，可以采用图像、影音等直观方式向学生传递信息，增强学生的感性认识，使得其知识体系更为完整。将抽象的理论和生活实践联系起来，有助于开阔学生的视野，也帮助学生未来更好地面对就业挑战。

六、总结

综上所述，在光学课程中应用形象化教学方法，可以帮助学生更牢固、更直观地理解并记忆理论知识，也可以帮助学生将理论和实践有机地结合起来，建立一种形象和逻辑相结合的思维方式。从实际教学效果来看，学生对光学课程的学习兴趣明显提高，对知识的理解也更为深入。

参考文献：

[1]姜海丽,孙秋华.小议大学物理形象化教学[J].今日科苑,2007,(10):256.

[2]孙伟民.形象化教学在光学中的尝试[J].物理与工程,2003,13(6):38-40.

初中光学总结讲解课件 第6篇

关键词：科学史；近代物理；教学改革；高等教育

近代物理是高等学府物理类、化学类和电子类学科的一门必修课，通常放在讲授完大学物理之后。大学物理的内容主要是理论力学、电动力学、热力学和统计物理。近代物理的内容主要是相对论和量子力学。由于相对论和量子力学离我们的日常生活经验比较远，所以学起来比较晦涩难懂。本文介绍了笔者如何通过讲授近代物理知识和对应的近代物理科学史相接合，来提高同学们对近代物理的理解和兴趣。

一、近代物理科学史简介

在课堂上讲述近代物理科学史的过程中，还可以帮助同学们了解在学术研究过程中需要注意的问题。比如搞科研不能囿于自己的私密空间，而要鼓励多做学术交流。学术交流的好处是：（1）可以了解最新的研究动态；象在近代物理史上著名的哥本哈根学派就是个很好的例子。1921年，在著名量子物理学家波尔的倡议下，成立了哥本哈根大学理论物理学研究所，由此形成哥本哈根学派。其中波恩、海森堡、泡利以及狄拉克等都是这个学派的主要成员。由于哥本哈根学派提供了很好的学术交流环境和学术氛围，在这个学派里鼓励发表不同的观点，不迷信权威，所以涌现出了很多重要的量子力学成果。（2）可以发现自己的不足；比如爱因斯坦于1919年在刚开始推导广义相对论的时候，在公式里人为增加了一个常数项，从而得出他起先所认为的静态宇宙模型。不过1922年_・弗里德曼摒弃了这个常数项，从而得出相应的宇宙膨胀理论。比利时牧师勒梅特应用这些解构造了宇宙大爆炸的最早模型，模型预言宇宙是从一个高温致密的状态演化而来。到1929年，哈勃等人又用实际的观测证明我们的宇宙的确处于膨胀状态。通过学术交流，爱因斯坦终于接受了宇宙膨胀理论，并承认添加宇宙常数项是他一生中犯下的最大错误。（3）可以激发自己的灵感；比如波尔在1911年从丹麦哥本哈根大学获得博士学位后去英国学习，先在剑桥汤姆逊主持的卡文迪许实验室工作，几个月后又去曼彻斯特在卢瑟福的手下搞科研，这使得他对汤姆逊关于原子的西瓜模型和卢瑟福的核式原子模型了如指掌，同时他又很熟悉普朗克和爱因斯坦的量子学说，这些学术交流活动激发了他的灵感，使得他最终于1913年初创造性地把普朗克的量子说和卢瑟福的原子核概念结合起来，提出了自己的波尔原子模型。（4）可以激励自己不断进步和成长。比如薛定谔在1925年受到爱因斯坦关于单原子理想气体的量子理论和德布罗意的物质波的假说的启发，从经典力学和几何光学间的类比提出了对应于波动光学的波动力学方程，从而奠定了波动力学的基础。但是他一开始并不清楚他自己建立的波动方程中的波具体代表什么物理概念。起初他试图把波函数解释为三维空间中的振动，把振幅解释为电荷密度，把粒子解释为波包，但他无法解决“波包扩散”的问题。最终经过他与波恩的多次学术交流，他逐渐认识到波函数其实是代表粒子在某时某个位置出现的几率，是一种几率波。

二、近代物理知识简介

近代物理的知识主要分为两大类：相对论和量子力学。相对论分为狭义相对论和广义相对论，内容包括伽利略坐标系、迈克尔逊-莫雷实验、洛伦兹变换、闵可夫斯基空间、质能关系式和相对论能量-动量关系式等。量子力学知识包括黑体辐射、光电效应、波尔原子模型、康普顿效应、德布罗意波、戴维逊和革末实验证实了电子的波动性、不确定性原理和薛定谔方程等。这些近代物理理论的公式通常比较复杂，需要用到高等数学的知识，比如薛定谔方程是一个偏微分方程，狄拉克方程里包含矩阵。因而对于近代物理公式的求解就变得十分困难，也不太直观。图2罗列了按时间顺序出现的课堂上需要讲授的量子力学公式。

黑体辐射公式描述的是频谱（单色能密度）u（v，T）和温度以及频率的关系式。光电效应是指每种金属存在截止频率。当照射在金属上的频率小于截止频率时，不管光强多大，照射时间多长，也不会有光电子产生。而当照射在金属上的频率大于截止频率时，不管光强多小，也会产生光电子，且响应时间小于1纳秒。光电子具有各种初速度，其最大初动能与光辐射频率成线性关系，而与光辐射强度无关。当频率在截止频率之上时，单位时间内发射出来的电子数目即光电流强度与光辐射强度成正比。在光电效应理论中，光的能量和光的频率成正比，光的动量和光的波长成反比。

波尔的原子模型给出了电子在分立轨道上的能量公式。能量和电荷的四次方成正比，跟定态的平方成反比。电子在定态具有分立的能量，在定态运动时不辐射电磁能量；但电子可以从一个定态能级跃迁到另一个能量低的定态能级，相应于两个能级差的能量将作为光子被释放出来。德布罗意公式则是给出了物体的能量和动量与其说对应的物质波的波长和频率之间的关系。动量和波长成反比，而能量和频率成正比。薛定谔方程精确地给出了物质波函数的表现形式。微观粒子的量子态可用波函数表示。当波函数确定，粒子的任何一个力学量及它们的各种可能的测量值的几率就完全确定。波函数跟粒子的质量和势能相关。波函数的自变量中包含空间坐标和时间坐标。由于薛定谔方程中出现虚数i，所以波函数原则上应是复数。它同时满足能量守恒，是线性的、单值解的。它给出的自由粒子解与简单的德布罗意波相一致，满足因果律。相对于薛定谔方程之于非相对论量子力学，狄拉克方程[4]是相对论量子力学的一项描述自旋-1/2粒子的波函数方程，不带矛盾地同时遵守了狭义相对论与量子力学两者的原理，实则为薛定谔方程的洛伦兹协变式。这个方程预言了反粒子的存在。

三、近代物理科学史和近代物理知识的结合讲解

近代物理课如果只是讲解近代物理知识，往往显得枯燥无味，难以理解。其实任何科学知识都不是凭空产生的，往往经历了好几代人的不懈努力，最终从量变到质变，导致相对论或量子力学的建立。薛定谔方程也不是一蹴而就，而是经过很多科学家几十年的努力。如果一开始就讲解薛定谔方程，同学们通常很难理解。而如果采用循序渐进的方法并结合科学史来讲，抽丝剥茧，逐渐揭开真理的面纱，那么同学们不光饶有兴趣，而且更容易理解。图3列出了结合科学史和科学人物的近代物理讲解流程。在讲解科学史的过程中，重点讲解科学人物和他们的研究方法，以及这些近代物理公式是怎么一步步得来的。通过近代物理知识和科学史的结合讲解，可以启发同学，让他们了解任何知识都是建立在前人知识和研究的基础上。比如普朗克的黑体辐射公式来自于瑞利-金斯定律和维恩位移定律的启发。瑞利-金斯定律能够解释低频率下的结果，却无法解释高频率下的测量结果。而维恩位移定律能够解释高频率下的结果，却无法解释低频率下的测量结果。而普朗克公式是把这两种定律公式进行一下内插。通过这种历史背景的介绍，同学们就对普朗克公式的来龙去脉知道得一清二楚，对此公式也就理解得更深刻。普朗克公式其实一开始是一个不得已而为之的公式，然后普朗克对此公式进行反推，发现只有认为能量是量子化的，才能得出跟实验结果相吻合的普朗克公式。能量是非连续而是分立的，即使这个想法在当时是多么背离人的日常经验和惊世骇俗，由于它是唯一的解释，普朗克也就不得不接受了这个能量量子化思想。

而能量量子化这个理论不管在当时看上去多么荒谬，还是有人慧眼识珠的。5年之后的1905年，爱因斯坦凭着他对物理学的敏锐欣然接受了能量量子化这个观点，并在此基础上解释了光电效应。近代物理的科学史是一环扣一环，十分引人入胜。在课堂上授课时通过人物->公式->人物…->公式的顺序把所有近代物理的公式合理地衔接起来，自成一个整体，同学们学习起来就会思路清晰，公式也会记得牢，进而对公式能活学活用。普朗克和爱因斯坦彼此惺惺相惜，而普朗克也是少数很快发现爱因斯坦狭义相对论重要性的人之一。在爱因斯坦发表光电效应的8年之后，波尔也接受了能量量子化这个观点，并进而创新性地提出了三个假设：（1）定态假设，即电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，这些轨道对应确定能量值的稳定态，电子在这些状态（轨道）上不辐射电磁波；（2）跃迁假设，即原子在不同定态之间跃迁，以电磁辐射形式吸收或发射能量；（3）角动量量子化假设，即电子轨道角动量是分立的，首尾位相相同的环波才能稳定存在。波尔根据这三种假设成功推导出了氢原子的光谱公式，和实验结果完全吻合。

接下来就轮到德布罗意登场。在波尔提出原子模型的10年之后，1923年德布罗意创新性地在他的博士论文里提出了波粒二象性的观点。以前的量子论观点都是围绕光和能量，没有触及实际的物质或粒子。而德布罗意破天荒地提出任何物体都具有波粒二象性，既包括光，也包括电子、原子甚至人体等所有宇宙中的物体。德布罗意当时的博士生导师朗之万不认可这个观点，但是他比较有责任心，没有直接否决掉德布罗意的博士论文，而是把论文寄给爱因斯坦定夺。而爱因斯坦对物理的理解十分透彻，他马上承认了德布罗意的博士论文的正确性，并且将论文送去柏林科学院，使此理论在物理学界广为传播。1924年，德布罗意又提出可以用晶体作光栅观察电子束的衍射来验证他的波粒二象性理论，因为电子的波长和晶格间距处于同一个数量级。很快就有人响应了德布罗意的实验设想，1927年，_・戴维森和雷斯特・革末用电子轰击镍晶体，果然发现电子的衍射图谱，和布拉格定律预测的一模一样，这证实了德布罗意的波粒二象性理论正确无误。既然电子是一个波，那就应该有个波动方程。所以德布罗意的理论极大地启发了海森堡和薛定谔，导致这两位科学家同时在1925年分别发表了薛定谔方程和矩阵力学，两者可以得到同样的结果。薛定谔随后证明，两者在数学上是等效的。薛定谔方程使用微分方程的形式，比矩阵力学容易理解，所以近代物理的授课一般只讲薛定谔方程。薛定谔提出了薛定谔方程之后，又有个新问题，就是此方程不符合相对论协变性原理，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中应该是相同的。所以需要有另外一个量子力学方程来满足相对论。这个任务最终是3年之后（即1928年）由狄拉克来完成的。至此，在讲述有趣的近代物理科学史的同时同学们也掌握了丰富的近代物理知识。

总而言之，在近代物理的教学过程中结合近代物理科学史进行授课，提高了同学们对于近代物理知识的理解和兴趣，避免了填鸭式的教育，让同学们在掌握知识的同时更了解了科学家们科学的研究方法，“授之以渔不如授之以鱼”。该教改收到了十分良好的效果。

参考文献：

[1]格雷克.牛顿传[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]艾萨克森.爱因斯坦传[M].长沙：湖南科技出版社，2012.

初中光学总结讲解课件 第7篇

【摘要】 目的采用正交设计优化博落回总生物碱凝胶剂的处方工艺。方法利用卡波姆为主要辅料制备博落回总生物碱凝胶剂。考察卡波姆940，聚乙二醇600，甘油，吐温80对博落回总生物碱凝胶剂的综合外观评分以及体外释放的影响。结果取博落回总生物碱2%，卡波姆940 2%，聚乙二醇600 5%，甘油 5%，吐温-80 1%，用三乙醇胺调pH至6～7，可制成黄色透明状半固体凝胶剂。结论用正交法优选制备出的凝胶均匀细腻，稠度适宜，涂展性及体外释药性较好。

【关键词】 博落回生物碱; 凝胶剂; 卡波姆; 体外释放

博落回Macleaya cordata (Willd) 系_科博落回属植物，在我国分布广泛，资源丰富。其性寒，味辛、苦涩，有清热解毒、抗菌消炎、杀虫止痒等功效。民间也有直接用博落回煎煮外敷用于治疗湿疹以及真菌感染[1]。郁建平等[2]研究了博落回中的生物碱对黄曲霉、黑曲霉、木霉、青霉、根霉、米曲霉、毛霉和酵母8种真菌的抑菌作用，结果表明其生物碱对8种真菌均有不同程度的抑制作用，其中盐酸血根碱的抗菌效力较强，抗菌谱广。我们从博落回中分离得到的生物碱，经药效学实验证实，对皮癣真菌具有一定的抑制作用，将其制成中药凝胶剂用于皮癣真菌引起的皮肤病，有一定的新颖性和实用性。本文采用新型药用辅料卡波姆940研制了博落回中总生物碱凝胶剂，并考察了其体外释药性质。

1 仪器与药品

仪器紫外分光光度仪TU-1901(北京普析通用仪器有限责任公司);旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);1004电子分析天平(上海天平仪器厂);立式扩散池(自制);pH复合电极 (上海精密科学仪器有限公司);微孔滤膜 μm(上海市新亚净化器件厂);E-201-C78-1型磁力加热搅拌器(江苏大地自动化仪器厂)。

药品博落回生物碱(实验室自制，纯度约为70%);博落回生物碱凝胶剂(实验室自制);卡波姆940(安徽山河药用辅料有限公司);聚乙二醇600(天津市东和盛泰化工商贸有限公司);甘油(湖南尔康制药有限公司);三乙醇胺(天津市科沃化工有限公司);吐温80(广州凌飞化工有限公司)。Sprague-Dawiey(SD)大鼠，SPF级，雄性，体质量200～240 g，由重庆腾鑫生物技术有限公司提供。

2 方法与结果

含量测定方法[3]精密称取血根碱盐酸盐对照品约 mg，加95%乙醇定容至100 ml，分别精密称取，，，，，置于20 ml容量瓶中，加95%乙醇至刻度，摇匀，制成～ μg/ml的梯度溶液，用紫外可见分光光度计在284 nm波长测定吸光度，绘制血根碱盐酸盐95%乙醇溶液的标准曲线，得到回归方程Y= 2X+ 3， r= 9。根据标准曲线计算博落回生物碱凝胶剂中总生物碱的含量。

博落回生物碱凝胶剂的制备

基本处方和制备工艺[4～7]取卡波姆940适量，加入蒸馏水浸泡，搅拌使其溶胀成均匀糊状，再分别加入适量尼泊金乙酯，吐温-80，滴加三乙醇胺调节pH至～(作为空白基质备用)。另外称取博落回生物碱约2 g，加入PEG-600，甘油使其溶解后加入空白基质中，加水至100 g，搅拌即得。

体外药物释放度考察[8]选用处理好的大鼠皮作为凝胶剂中药物释放度测定用膜，将大鼠皮用502胶固定于立式扩散池之间，准确称取卡波姆空白凝胶剂 g均匀涂于大鼠皮上，接收池中加入 ml的20 %的PEG-600生理盐水溶液，恒温水浴为32 ℃，持续搅拌下，于第12 h取出接收池中全部滤液，用 μm微孔滤膜过滤后，在284 nm波长处测定吸光度，用20%的PEG-600生理盐水做空白对照，反复测定4次，其吸光度为0。说明卡波姆940空白凝胶剂对博落回生物碱的紫外测定没有影响。另取同样立式扩散池，供体池中加入准确称量的博落回凝胶剂 g，接收池中加入 ml PEG-600生理盐水溶液，恒温水浴为32 ℃，持续搅拌下，分别于1，2，3，4，6，12 h取出接收池中适量溶液(立即补充等体积32 ℃ 20%的PEG-600生理盐水溶液)，用 μm微孔滤膜过滤后，在284 nm波长测定吸光度，根据回归方程计算浓度，从而计算出药物累积释放百分率。

正交实验设计将吐温-80分为 %， %，1 % 3个水平，甘油分为1 %，3 %，5 %等3个水平，卡波姆940分为 %，2 %， % 3个水平， PEG-600分为5 %，10 %，15 % 3个水平，制成凝胶。将吐温80，甘油，卡波姆，PEG-600，按4因素3水平进行正交实验。因素水平见表1。表1 正交因素水平

正交实验结果及分析按照“”项下的方法，考察不同处方药物的体外药物释放度，观察期外观性状，对其综合评分进行直观分析结果见表2，方差分析结果见表3。通过R值直观分析对该工艺影响的因素程度为A>B>D>C，较优的处方条件为A3B2C1D3，由方差分析结果可知，B、C、D没有显著性影响，综合考虑，最佳处方为吐温-80 1 %，甘油 5 %，卡波姆 2 %，PEG-600 5 %。

工艺验证取卡波姆940 2 g，加入三蒸水80 ml，浸泡，搅拌使其溶胀成均匀糊状，滴加三乙醇胺调节pH约为7。另取博落回总生物碱2 g，加入甘油5g以及PEG-600 5 g使其溶解后加入空白基质中，最后加入吐温-80 1 g。以及羟苯乙酯 g，补加三蒸水至100 g，搅拌均匀。所得凝胶为黄色透明状半固体物质，均匀细腻，稠度适宜，涂展性好，体外释放较好，按照“”项下的方法测定药物释放度。结果见表4。表2 正交实验直观分析结果表3 正交实验方差分析结果表4 博落回总生物碱凝胶体外药物释药百分率测定结果

3 讨论

在博落回生物碱凝胶剂的制备过程中，采用了新型的高分子药用辅料卡波姆，其具有优良的流变学性质与增湿、润滑能力，对皮肤和粘膜没有刺激性，在皮肤上铺展性良好。用卡波姆制备的凝胶剂具有易涂洗、表观均匀等优点。卡波姆短流变性、高粘度、高清澈度，低耐离子性及耐剪切性，性质稳定，不氧化，不水解，耐高温，用其制备凝胶剂，工艺简单，稳定性好。因此卡波姆适合皮肤局部用药凝胶剂的制备。本文用正交实验法筛选出了外观均匀，粘度适宜的博落回总生物碱凝胶的最优处方。但是制备的凝胶在放置过程中，由于卡波姆分子的充分膨胀，以及其它辅料的吸湿性，若不注意妥善保存，则会出现一定的吸潮现象。博落回生物碱凝胶剂在20 %的PEG-600生理盐水溶液中的药物释放度与吐温-80的量，以及卡波姆膨胀程度有关。卡波姆可与碱性药物生成盐并形成可溶性凝胶发挥缓释作用，药物的释放在4 h后明显加快。

参考文献

[1] 宋有林. 博落回酊剂治疗手足股癣30例[J]. 中医外治杂志， 2000，5：41.

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[6] 张国友，宜 艳. 阿奇霉素凝胶的制备和质量控制[J]. 中国药师，2003，6(4)：207.

初中光学总结讲解课件 第8篇

关键词：空间电场；声波助长仪；辣椒；单果质量；总产量

中文分类号： 文献标识码：A DOI 编码：

现代物理农业利用具有生物效应的物理因子操控植物的生长发育及其生长环境，减少生产过程中化肥和农药使用，最终获取高产、优质、无毒农副产品[1-3]，对于新疆设施辣椒的高效优质生产具有重要的指导意义。

高压静电场能聚集水分，减少蒸发；空间电场放电能产生臭氧、氮氧化物、高能带电粒子，可以杀灭病菌，起到防病促生的作用[4-6]。静电场广泛应用于种子处理、瓜果保鲜等领域[7-8]。声波助长技术通过植物声频发生器，对植物施加特定频率的声波，提高植物体内电子流的速度，促进植物生长发育，达到增产、优质、抗病的目的[9-13]。由于不同地区气候和生产条件的不同，有关辣椒生长发育的研究有所不同。空间电场和声波助长技术对辣椒的生长发育和产量影响较大。本试验研究不同物理设备配置对辣椒生长发育和产量及品质的影响。针对新疆设施辣椒生产中存在盲目施肥打药而影响设施辣椒有机生产的情况，提出空间电场和声波助长仪的配置和使用时期，为新疆设施辣椒优质高效生产提供理论依据。

1 材料和方法

试验条件与材料

2012年8―12月在吐鲁番现代农业科技示范园区的13号、14号和15号日光温室中进行试验，该区位于东经88°5′～89°54′，北纬41°20′～43°35′，海拔高度500 m以下，光照充足，年平均气温 ℃，年均降水约16 mm，蒸发量大。供试日光温室有效种植面积约400 m2，地面平整，可滴灌，土壤为壤土，土壤肥力中等偏下。3个日光温室相互间不影响。3个试验日光温室均为坐北朝南东西走向，长60 m，跨度8 m，砖墙钢架结构；墙的高度、厚度、后墙仰角、日光温室的棉被等均一致。每个试验日光温室种植38垄，高畦栽培，畦上部宽度为50 cm，畦底部宽度为70 cm，畦间距为～ m，双行定植，株间距为35 cm。供试辣椒品种为新农椒1号。2012年6月26日在现代农业科技示范园区的智能温室内育苗，基质配比草炭∶珍珠岩=2∶1，上面覆盖一层蛭石，2012年8月28日3个试验日光温室同时定植，3个试验日光温室的日常田间管理相同。

试验设备的安装

定植前在15号日光温室安装空间电场和声波助长仪，14号日光温室安装空间电场，13号日光温室作为对照，3个试验日光温室都安装静电杀虫灯。空间电场选用3DFC-450型设备，空间电场设备选用间歇循环的工作方式，即工作15 min，休息45 min，自动循环工作。声波助长仪选用SZ-C型设备，每天9时定时工作2 h。静电杀虫灯选用3DJ-200型设备。

试验数据收集

日光温室辣椒株高和茎粗的测量 日光温室内由东向西在第7、13、19、25、31垄上随机选6株辣椒植株，共30株作为试验植株。从定植后3 d（9月1日）起，每隔7 d测1次植株的株高和茎粗，总共测量6次。

日光温室辣椒的前期产量 3个试验日光温室是从10月10日开始采摘，每隔5～7 d采摘1次。每次采摘后，分别称量15号、14号和13号日光温室辣椒产量。

日光温室辣椒品质的测定 在采摘时随机抽取3次，每次随机选取30个辣椒测量单果质量，最后求出单果质量的平均值。11月20号在试验植株上随机摘取30个辣椒，在新疆农业大学林学与园艺学院实验室测定辣椒的可溶性糖、蛋白质和维生素C的含量[14]。

数据分析

所有数据均采用Excel 2010、软件进行统计分析，方差分析采用LSD新复极差法。

2 结果与分析

空间电场和声波助长仪对日光温室辣椒株高和茎粗的影响

空间电场和声波助长仪对日光温室辣椒株高的影响见图1。从图1可以看出，9月1日到9月8日，3个试验日光温室的辣椒株高基本相同；从9月8日到10月6日，安装空间电场的14号日光温室与安装空间电场、声波助长仪的15号日光温室的辣椒株高相近，差别不明显，但与对照13号日光温室辣椒的株高相比有明显差异，株高分别比对照增加了 cm和 cm。

空间电场和声波助长仪对日光温室辣椒茎粗的影响见图2。从图2可以看出，9月1日到9月11日，3个试验日光温室的辣椒茎粗基本一致；从9月11日到10月21日，3个试验日光温室的辣椒茎粗长势相近，虽有些差别但不明显。

空间电场和声波助长仪对日光温室辣椒总产量和品质的影响

空间电场和声波助长仪对日光温室辣椒总产量和品质的影响见表1。由表1可以看出，安装空间电场、声波助长仪的15号日光温室和安装空间电场的14号日光温室辣椒单果质量比对照13号日光温室分别增加了 g 和 g；14号日光温室辣椒总产量比对照增加了，15号日光温室辣椒总产量比对照增加了。空间电场和声波助长仪对可溶性糖、蛋白质，维生素C作用效果均达到显著性差异水平，安装空间电场、声波助长仪的15号日光温室和安装空间电场仪的14号日光温室辣椒可溶性糖含量比对照13号日光温室分别增加了 和；安装空间电场、声波助长仪的15号日光温室和安装空间电场的14号日光温室辣椒蛋白质含量比对照13号日光温室分别增加了和；安装空间电场、声波助长仪的15号日光温室和安装空间电场的14号日光温室辣椒维生素C含量比对照13号日光温室分别增加了和。

3 结 论

试验结果表明，空间电场和声波助长仪对辣椒的生长发育及总产量的影响显著，安装空间电场的日光温室辣椒的单果质量和总产量与对照相比均达到显著性差异水平，总产量比对照增加了；安装了空间电场、声波助长仪的日光温室辣椒的单果质量和总产量与对照相比均达到显著性差异水平，总产量比对照增加了。空间电场和声波助长仪都可以增加辣椒可溶性糖、蛋白质、维生素C的含量，与对照相比均达到显著性差异水平。本试验结果说明，空间电场和声波助长仪不但可以提高日光温室秋延晚辣椒的单果质量和总产量，还可以改善辣椒果实的品质。

参考文献：

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初中光学总结讲解课件 第9篇

【教学时间】一课时。

【教学目标】

1.知识与技能

了解并识别光电效应现象。

能表述光电效应现象的规律。

了解光子的概念，会用光子说解释光电效应现象的规律。

理解光电效应方程。

粗略了解光电效应研究史实。

2.过程与方法

观察赫兹实验中的放电现象，体验发现的过程。

经历“探究光电效应规律”的过程，获得探究活动的体验。

尝试发现波动理论面对光电效应规律遇到的困难。

领略“观察、实验──提出假说──实验验证──新的假说……”的物理学研究方法。

3.情感态度与价值观

体验探究自然规律的艰辛与喜悦。

陶冶崇尚科学、仰慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情愫。

学习科学家敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，培养判断有关信息是否科学的意识。

【教学用具】

1.实验装置赫兹实验装置;光电效应现象演示装置。

2.多媒体课件;资料文字;赫兹实验装置示意动画;研究光电效应实验示意动画;光电效应的波动说描述与光子说描述动画;密立根证实光电方程实验示意动画;普朗克、爱因斯坦、密立根资料图片动画;

【设计理念】本课教材蕴含着十分丰富的教学内容：在知识方面，本课作为后牛顿物理两大支柱之一──量子理论的入门，涉及量子物理最基础的内容，同时，还有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材。教材在知识陈述上较为浅显直接，而关于这些知识的“背景”，则是相当丰满、承赋人文，为实施“科学的人文教育价值”提供了很大的空间。基于教材特点，本教案设计“以人为本”，突出从赫兹发现光电效应，勒纳德研究光电效应规律，爱因斯坦提出光子说解释光电效应规律，到密立根实验验证光电效应方程，物理学家们上下求索三十年的历程，在让学生学到量子论基础知识与基本技能、发展微观思维方法的同时，获得物理课程文化的浸润与陶冶，体现物理教育在个性品质、好奇求知、质疑创新、科学美及责任心等方面的价值导向。

本课总体设计思想是：课堂教学以光电效应三十年精彩历程为线索，通过充分展示围绕“光电效应”所发生的发现现象、研究规律、提出假说、实验验证这样一个科学发现过程，在科学过程展示中推出学科知识，渗透科学思想方法，借助多媒体课件播放、实验装置重现现象及教师解说，着力于撼动青年学生崇尚科学的情感，弘扬深厚的物理课程文化。

【教学过程】全课以下列四个标题作引导，按历史的发展顺序展开教学活动。

(动画显示课题后，教师引入主题)

引入本课要学习的光电效应，在量子理论的发展中有着特殊的意义。人类对光的本性的认识，到麦克斯韦提出光是一种电磁波，光的波动说似乎已完美无缺了。然而，就是在证实电磁波存在的过程中，人们发现了光具有粒子性的重大事实，这就是光电效应现象。光电效应及其规律的研究，使人类对物质世界的观念发生了变革：大自然在微观层次上是不连续的，即“量子化”的，而不是牛顿物理假设的在一切层次上都是连续的!光电效应最先由赫兹发现，他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子论从理论上成功解决了光电效应面临的难题并因此获1921年诺贝尔物理学奖，美国物理学家密立根通过精确实验证实了爱因斯坦的理论，并获1923年诺贝尔物理学奖。光电效应的科学之光经众多物理学家前赴后继，三十年努力求索，在物理学史上成为绚丽夺目的篇章。让我们翻开这炫目的一页，沐浴科学的阳光吧!

(屏幕切换显示四个标题)

一、赫兹意外发现光电效应

介绍赫兹实验动画显示赫兹实验示意图如图1所示。1885年，赫兹用如图1所示的装置来证实电磁波的存在：电磁波发生器是在两根铜棒上各焊接一个磨光的黄铜球，另一端各连接一块正方形锌板，它们共轴放置，两球间留有一空隙，它们相当于一个电容器，与感应圈连接，构成了LC电路，感应圈使两黄铜球聚集大量电荷，从而在空隙间产生电火花，形成高频振荡电流，辐射高频电磁波。与这个回路相距一定距离有电磁波接收器，是用一根粗铜导线弯成一开口的圆环，开口端各焊一黄铜球，之间有可作微调的空隙，这个接收器实际上也是一个LC电路。调节间隙改变接收电路的固有频率可与发射过来的电磁波产生共振，从而在接收器的空隙间观察到电火花。

介绍赫兹的发现并演示利用电火花实验装置，赫兹测量了电磁波速、进行了研究电磁波的反射、聚焦、折射、衍射、干涉、偏振等各种波现象的实验，大量反复地实验不但证实了麦克斯韦电磁波理论，同时意外地发现了表明光具有粒子性的一个重要现象：当发射器间隙的火光被阻隔时，原来接收间隙的火花变暗(如图3所示)，而用其他任何火花的光照射到接收器铜球，也能促使间隙发生电火花，进一步研究发现这一现象中直接起作用的是火光中的紫外线，当火花的光照到间隙的负极时，作用最强，这种情况下接收器间隙发生的电火花实际上是紫外线的照射使一极铜球上飞出电子到另一极铜球所形成，赫兹称之为“紫外光对放电现象的效应”，也就是光电效应。

演示光电效应现象动画显示光电效应演示仪原理如图4所示，课堂演示，引导学生观察在紫外线照射下，电流计指示电路中出现了电流。

归纳什么是光电效应

(文字显示)

在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。

二、勒纳德研究光电效应现象的规律

引入赫兹的发现吸引了许多人去深入研究光电效应成因与规律，其中德国物理学家、赫兹的助手勒纳德的研究卓有成效。对光电效应的研究方向就是弄清其发生的条件。

介绍勒纳德实验研究原理动画显示勒纳德研究光电效应规律的实验装置如图5所示。当入射光照射到光洁的金属阴极K表面，就有光电子发射出来，若有光电子到达阳极A，电路中就有电流，所以可通过电流计了解用各种光照射阴极K以及对两极加不同电压时的光电流，从中摸索规律。

介绍勒纳德实验研究结果勒纳德通过实验总结出光电效应现象的重要规律：

(文字显示)

1.对各种金属都存在着极限频率和极限波长，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应。

2.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。

3.只要入射光频率高于金属的极限频率，照到金属表面时光电子的发射几乎是瞬时的，不超过10-9s。

4.发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比。

光电效应规律性的演示用如图4所示的光电效应演示仪演示(1)用红光、蓝光照射锌板时，不会产生光电流;(2)用玻璃隔断紫外线时，光电流消失;(3)光电流达到饱和后，改变电压，光电流不变，改变入射光强度，光电流增大。

设问1.用光的电磁波理论如何解释光电效应的发生?

2.波动理论可以解释光电效应发生时的规律吗?

讨论与总结请全班同学议论，由学生尝试定性解释光电效应后，教师概括辅以如图6所示动画显示：光到达金属表面时，连续的电磁波能量分布在其表面，振动的电磁场不断地“摇晃”金属表面的电子，一些结合最松散的电子被摇下来。

由学生提出现有理论与观察事实的矛盾后，教师整理为两大困难，并以文字显示。

矛盾波动理论解释实验事实

之二到达金属表面的光能量连续地分布，对某个电子只能吸收其中很少一部分，应有一段时间积累到足够的能量方能从金属表面挣脱。

光波的振幅表征光能量大小，强光对金属作用足够长时间，有足够能量应该可以使电子从金属表面挣脱。光电效应是否产生存在极限频率(波长)而与光强无关，光电子最大初动能也只与入射光频率成正相关。

若能发生光电效应，即使光很弱，也是瞬间发生的

三、爱因斯坦提出光子论圆满解释

引入观察与理论的互动就是科学，观察是科学进程的开端，观察激发思考导致理论以解释观察结果，而理论又在新的观察中受到检验、引发新的理论，对观察结果进行解释或统一。

原来的电磁波理论与光电效应的实验事实不相符合，促使人们改变认识，构建新的思想框架来解释观察结果。1905年，爱因斯坦用突破性的量子化思想对光电效应做出了现在为科学界普遍接受的解释。

介绍爱因斯坦光量子假说教师介绍普朗克对电磁波辐射所作的量子化假设：振动物体的能量只能取特定的一组允许值。这种思想在当时并没有引起人们多少注意，但爱因斯坦敏锐地捕捉了这一思想闪光，并彻底贯穿到光的辐射与吸收问题中。

教师介绍光子说，并显示文字内容：

在空间传播的光(的能量)不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，一份光子的能量E=hv。

用光子说对光电效应规律作解释用如图7所示动画辅助描述光子说下的光电效应：光子像下雨一样落在金属表面上，打出电子，就像机枪子弹从混凝土墙上打下混凝土块一样。

解释极限频率的存在;

解释光电效应的瞬时性;

给出逸出功概念，用光电效应方程

(屏幕展示)解释光电子最大初动能只与入射光频率正相关;

解释光电流的强度与入射光的强度成正比。

小结在爱因斯坦提出光子模型后，用来解释光电效应变得出奇地简单明了，今天，我们中学生运用光电方程计算光电效应已不是什么难题，但在上个世纪初，科学家对量子化的物理却极不适应，爱因斯坦的独创性、物理洞察力和对简洁解释的追求使他在忙碌的1905年发表了相对论，成功解释了光电效应，建树起近代物理学研究的两座丰碑。

四、密立根精确实验证实光电效应方程

引入至此，研究光电效应的科学活动并未完成，爱因斯坦的光子假设与光电方程作为假说──一种有根据的猜测，一种尝试性的未经确认的看法，要上升为理论，要为人们认同──当时对这一假说的怀疑超过了狭义相对论，甚至包括普朗克本人也持反对态度，还必须经受实验的检验。许多物理学家都想方设法用实验测量普朗克恒量h，验证光电效应方程。

简介密立根的工作一直对光子假设持有保留的美国物理学家密立根，设计了高精确度的实验装置如图8所示，经过十年的试验，不断解决一些技术难点，终于验证了光电方程的直线性，并测出普朗克恒量h=×10-34j·s，在事实面前，密立根服从真理，宣布爱因斯坦假说得到证实。科学就是严峻的怀疑态度和对新思想的开放态度的混合，科学常常会发生这种情况：科学家说：“那的确是个好论据，我错了。”然后真的改变想法，扬弃旧观点，科学就是这样进步的。

全课总结本课学习，我们了解了光电效应现象，了解了进行科学活动的方法。光电效应把我们带进了量子化的物理学，光电效应告诉我们理解微观世界要有新的观念，光电效应引领了近代物理学的发展，对哲学、文化和技术的影响深远。让我们怀着对量子理论先驱们的崇敬心情，从科学回到生活。

播放音乐与三位物理学家资料画像，如图9所示。

[课件简介]本课件采用PowerPointXP-F1ashMX制作，充分发挥PowerPoint媒体展示功能与FIashMX的强大的动画功能。其制作过程如下：