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如何帮助学生理解和掌握波粒二象性?

2009-08-07林晓东邓涛吴加贵

物理教学探讨 2009年6期

林晓东 邓 涛 吴加贵

摘要:物质的波粒二象性是量子力学中最基本、最重要的概念,也是微观世界最根本的属性。而这一知识对于中学生而言是一个全新的领域,也是教学中的一个难点。本文针对中学原子物理教学中关于波粒二象性的教学内容,按照从形象、生动再到抽象、复杂的步骤进行了详细的分析,以便学生能够较容易地掌握这个重要的概念。

关键词:原子物理;波粒二象性;量子力学

中图分类号:G633.7 文献标识码:A文章编号:1003-6148(2009)6(S)-0037-2

1 引言

波粒二象性是量子力学最重要、最基本的概念,也是微观世界最根本的属性,同时也是学生学习过程中的一个难点。本文探讨了如何在中学原子物理的教学中帮助学生理解物质及光的波粒二象性。

2 教学内容的难点

在中学原子物理教学内容中已经涉及到了量子化的概念以及量子力学的初步知识,如玻尔理论、德布罗意波、波粒二象性等概念。而对波粒二象性的理解是其中一个较大的难点。之前学生学习的内容都属于经典物理,其基本规律是决定论、因果律,而量子力学的基本规律是统计规律。例如,在牛顿力学中,只要物体受力情况确定,并已知其初始条件,则物体在任何时刻的位置一定能够根据牛顿定律确定下来,这对于学生来说是理所当然的。而在微观世界里,粒子的运动是不确定的,学生显然很难理解,也无法想象。因此,这些概念的理解对他们来说具有相当难度。他们通常会用经典物理思想来考虑微观世界的很多问题,以至于将新旧概念混淆,无法理解。……

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