光的本质.doc

光的本質 教師版 (附有課堂片段) NOS/STSE學習重點 1. 科學定律是對大自然各種現象之間的關係或大自然的規律所作的描述。 科學理論是對這些關係或規律的解釋。 2. 好的科學理論應能解釋更多科學定律。 3. 當缺乏足夠證據作判斷時，人們都傾向訴諸權威。 4. 科學講求證據，透過證據可以建立或否定理論。 5. 建立或發展科學知識需要努力不懈，亦往往建基於他人及前人的努力成果。 6. 科學知識不斷變更，有些改變更是革命性的。 按這圖標 可以直接閱讀本教材套各個教學活動。 按這圖標 可以開啟本教材套的教學簡報。 按這圖標 可以開啟本教材套的課堂片段範例。 目錄 x 簡介 (i) 活動 1：光的本質 P.1 活動2：複習 - 光電效應的歷史 P. P.3 活動3：實驗 1 - 以紫外輻射產生電流 P.6 活動4：實驗2 - 以可見光產生電流，並找出普朗克常數 P.9 附錄 1：利用幾何學來證明反射定律和折射定律 P.13 附錄2：實驗指引 - 把鈉電鍍在氖燈泡的內表面 P.16 附錄3：參考資料 P.22 附錄4：教案 (英文) P.23 簡介 理念 對於光本質的探索，科學家已進行了多個世紀。古希臘人認為光是由一束束的微小粒子所組成。惠更斯（Christian Huygens，1629-1695）是首個提出光擁有波動本質的科學家。牛頓（Isaac Newton，1642-1727）則援引古希臘人的構思發展出光的粒子論。在十七世紀，楊格（Thomas Young，1773-1829）以著名的雙縫實驗展示光作出近似波動的干涉作用，提出了可佐證其論說的證據，即光是由波動組成，同時亦確認了惠更斯所提出的光波動理論。可是愛恩斯坦（Albert Einstein，1879-1955）卻認為光是由一束束稱為光子的粒子組成，並以此來解釋光電效應。德布羅意（de Broglie，1892 – 1987）顯示組成萬物的粒子都有著近似波動的特質。這套教材套銳意幫助學生建立下列關於科學本質的觀點：1. 定律和理論在科學上的分別；2.證據的重要性較科學家的地位更高； 3.科學知識的發展有賴辛勤努力，而且經常需要建基於他人及前人的努力成果；4.科學知識可以歷久不衰，但亦會隨時改變，這些改變有時可能具革命性。 本教材套的重點是既採用傳統的方法，也有著創新的方式來幫助學生了解光電效應。學生會學到怎樣把一層利用電力把鈉鍍在氖燈泡的內表面，然後使用帶有鈉塗層的燈泡來研究由可見光和紫外輻射所感應產生的光電效應。雖然要準確地測量普朗克常數並不容易，但是這個示範卻適宜用來展示光的粒子本質。 程度 堂數 中六至中七 8節（每課35至40分鐘） 內容 藉著探索光的本質，研究科學的一些重要本質 光電效應的歷史 以紫外輻射產生電流 以可見光產生電流，並找出普朗克常數 教師用教材套包括 工作紙（教師版及學生版） 2. 一個教學簡報  活動 1 光的本質 一邊聆聽老師講述光的本質時，一邊回答下列問題： Q1 科學定律是甚麼？科學理論是甚麼？兩者間有甚麼分別？ 〔電子簡報第18頁〕 科學定律是對大自然現象間的關係或大自然規律的描述。 （例如：理想氣體定律、反射定律、折射定律） 科學理論是對這些關係或規律的解釋。 （例如：分子運動論、光的粒子論、光的波動論） 科學理論和定律是不同類型的知識，科學理論不可能演進成科學定律，科學定律也不能演進成科學理論。 備註：學生常存有錯誤觀念，以為科學定律和科學理論間存有從屬關係。 Q2 如果你是十七世紀的科學家，你會相信哪個： 「光的粒子論」還是「光子波動論」？為甚麼？ 提示：哪個理論更有助解釋光的特質？ 〔電子簡報第23頁〕 大部分科學家都相信牛頓的光粒子理論，因為該套理論有較強的解釋能力： 1. 波並不只以直線傳播，但光只以直線傳播，所以光不會是波。 2. 只有粒子才能穿過真空，所以如果光是由波動組成，便不能穿越真空，因為真空沒有介質讓波動傳播。 3. 只有光的粒子理論才能解釋為甚麼光擁有不同的顏色。 「光的粒子理論」能得以成功，另一個原因是牛頓德高望重。當缺乏足夠證據作出判斷時，人們都傾向信任「權威」。