光概念的发展历程及对物理教学启示的研究

发布时间：2017-10-15 03:10

  本文关键词：光概念的发展历程及对物理教学启示的研究

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【摘要】：在光学的发展过程中,对光的本性的研究成为了推动光学发展的动力之一。纵观光概念的发展历程,包括光是“物质的微粒”、“以太的振动”、电磁波、光具有波粒二象性等阶段。2012年郭光灿等人将量子控制应用到经典的惠勒延迟选择实验上,观测到光的奇特表现——非波非粒,亦波亦粒。在实验中同时观测到光的波动性质与粒子性质,进而扩展了玻尔的互补原理。利用纠缠光子对的非定域性,英国的A. Peruzzo等人和法国的F. Kaiser等人随即也完成了类似的实验,都观测到光的波动性与粒子性同时存在,并相互产生干涉。然而,量子力学的概率性与非定域性深受人们的质疑,经过爱因斯坦与玻尔的激烈争论以及贝尔不等式的实验检验才得以证实。本文通过综述爱因斯坦与玻尔关于量子力学诠释的争论,以及贝尔不等式及其实验检验,论证量子力学的概率性和非定域性。其次,综述了光概念的发展历程,使人们对光的本性有更加深刻完善的认识。最后,对学生进行了有针对性的问卷调查及结果统计,结合光概念的发展历程,提出了在教学上的一些有益启示。本文第一章综述了量子力学的哥本哈根诠释。第二章详细的论述了爱因斯坦与玻尔就互补原理、不确定性原理、量子力学是否完备的争论。第三章首先介绍了隐变量理论以及贝尔不等式、证明了在量子力学领域得出的结果与贝尔不等式相违背；其次介绍了贝尔不等式的实验检验。第四章具体的综述了光概念的发展历程。第五章具体的分析了对学生关于光概念教学的调查问卷。第六章结合光概念的发展历程以及调查问卷的结果,从教学内容、教学方法、教学模式等方面提出了一些教学启示。
【关键词】：光 发展历程 教学启示
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O43-4;G642
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 哥本哈根诠释10-12
• 1.1 玻恩的概率诠释10
• 1.2 海森堡的不确定性原理10-11
• 1.3 玻尔的互补原理11-12
• 2 爱因斯坦-玻尔的争论12-18
• 2.1 争论前期12-13
• 2.2 关于互补原理的争论13-14
• 2.3 关于不确定原理的争论14-16
• 2.4 关于量子力学是否完备的争论16-18
• 3 贝尔不等式以及实验检验18-25
• 3.1 隐变量理论18
• 3.2 贝尔不等式18-22
• 3.3 贝尔不等式的实验检验22-25
• 4 光概念的发展历程25-41
• 4.1 光的微粒说和波动说25-30
• 4.1.1 关于微粒说25-26
• 4.1.2 关于波动说26-27
• 4.1.3 微粒说战胜波动说27-28
• 4.1.4 波动说战胜微粒说28-30
• 4.2 光的电磁波理论30-32
• 4.3 光的波粒二象性32-37
• 4.3.1 波动说的“烦恼”32-33
• 4.3.2 光的波粒二象性的提出33-36
• 4.3.3 波粒二象性的解释36-37
• 4.4 光的新性质——非波非粒,亦波亦粒37-41
• 5 光概念的教学调查问卷分析41-50
• 5.1 调查目的41
• 5.2 调查对象41
• 5.3 调查问卷分析41-50
• 6 光概念的发展历程对物理教学的启示50-57
• 6.1 在教学内容上的启示50-52
• 6.1.1 处理好数学与物理的关系50-51
• 6.1.2 引入物理学史的内容51-52
• 6.1.3 引入物理理论在实际中的应用以及最新的科研成果52
• 6.2 在教学方法上的启示52-54
• 6.2.1 教学中融入类比法的教学方法53-54
• 6.2.2 教学中融入启发式的教学方法54
• 6.3 在教学模式上的启示54-57
• 6.3.1 鼓励学生勇于争论54-55
• 6.3.2 把演示实验带到课堂上,使理论与实验紧密结合55-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 附录A 关于光概念的教学调查问卷61-63
• 附录B 文中插图来源说明63-64
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 王素新;由EPR佯谬说起——浅谈量子力学解释[J];承德民族师专学报;2003年02期

2 何佳;;光是 什么?[J];大科技;2001年12期

3 于培清;;量子力学的教学方法改革[J];考试周刊;2011年77期

4 唐建顺;李传锋;;光是什么,是波还是粒子[J];科学;2012年06期

5 张今杰;谢常青;;世纪大争论:爱因斯坦、玻尔之争与量子力学的发展[J];求索;2007年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李嘉慧;大学物理中的量子力学教学研究[D];大连理工大学;2012年

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本文编号：1034733