2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 波粒二象性 第3節(jié) 康普頓效應(yīng)及其解釋 第4節(jié) 光的波粒二象性課件 粵教版選修3-5

1、第三節(jié)康普頓效應(yīng)及其解釋 第四節(jié)光的波粒二象性 4頻率為的光照射某種金屬材料，產(chǎn)生光電子的最大初 動能為Ek，若以頻率2的光照射同一金屬材料，則光電子的最 大初動能是() A2EkBEkh CEkhDEk2h 【答案】B 【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW知：當(dāng)入 射光的頻率為時，可計算出該金屬的逸出功WhEk.當(dāng)入 射光的頻率為2時，光電子的最大初動能為Ek2hWEk h.所以選B. 一、康普頓效應(yīng)及其解釋 1康普頓效應(yīng) (1)光的散射：光在介質(zhì)中與物體微粒的相互作用，使光的 傳播方向_的光現(xiàn)象 (2)康普頓效應(yīng)：在光的散射中，部分散射光的波長 _，波長的改變與散射角有關(guān) (3)光子的

2、能量為E_，光子的動量為p_. 被散射被散射 變長變長 h 2康普頓對散射光波長變化的解釋 (1)散射光波長的變化，是入射光子與物質(zhì)中的_發(fā)生 碰撞的結(jié)果 (2)物質(zhì)中電子的動能比_小很多，電子可 以看做是靜止的 (3)光子與電子作用過程中，總能量、總動量均_ (4)光子因與電子相碰，有一部分能量和動量給了電子，光 子的能量和動量均_了，這樣，散射光的_也就 變長了 3康普頓效應(yīng)的意義：康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能 量之外，還具有動量，深入揭示了光的_性的一面 電子電子 入射光子的能量入射光子的能量 守恒守恒 減小減小 波長波長 粒子粒子 二、光的波粒二象性 1光的波粒二象性的本質(zhì) (1)雙縫

3、干涉實驗裝置如圖所示 (2)實驗要求：降低光源S的強(qiáng)度，直到入射光減弱到?jīng)]有 兩個光子同時存在的程度 (3)實驗結(jié)果： 短時間，感光片上呈現(xiàn)雜亂分布的_ 較長時間，感光片上呈現(xiàn)模糊的_ 長時間，感光片上形成清晰的_ (4)實驗結(jié)論：光既有波動性，又有粒子性，光具有波粒二 象性 亮點亮點 亮紋亮紋 干涉圖樣干涉圖樣 2概率波 (1)對干涉實驗中明暗條紋的解釋 每個光子按照一定的概率落在感光片的某一點，概率大的 地方落下的光子多，形成_，概率小的地方落下的光子 少，形成_ (2)光波是一種_，干涉條紋是光子的感光片上各點 概率分布的反映 亮紋亮紋 暗紋暗紋 概率波概率波 光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)證明了

4、光的什么性質(zhì)？兩種效應(yīng)發(fā) 生的條件是什么？ 【答案】證明了光的粒子性，兩種效應(yīng)取決于入射光的波 長，當(dāng)X射線或射線入射時，產(chǎn)生康普頓效應(yīng)，當(dāng)可見光或紫 外線入射時，主要產(chǎn)生光電效應(yīng) 1實驗結(jié)果 19181922年，美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線 的散射時，發(fā)現(xiàn)散射的X射線中，除有與入射線波長相同的射 線外，還有波長比入射線波長更長的射線人們把這種波長變 化的現(xiàn)象叫做康普頓效應(yīng) 康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng) 2光子說對康普頓效應(yīng)的解釋 假定X射線光子與電子發(fā)生空氣彈性碰撞，這種碰撞跟臺 球比賽中的兩球碰撞很相似按照愛因斯坦的光子說，一個X 射線光子不僅具有能量Eh，而且還有動量如圖所示這 個光子與

5、靜止的電子發(fā)生彈性斜碰，光子把部分能量轉(zhuǎn)移給了 電子，能量由h減小為h，因此頻率減小，波長增大同 時，光子還使電子獲得一定的動量這樣就圓滿地解釋了康普 頓效應(yīng) 例1白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽 光散射的結(jié)果美國物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮 獲了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎假設(shè)一個運動的光子和一個靜 止的自由電子碰撞以后，電子向某一個方向運動，光子沿另一 方向散射出去，則這個散射光子跟原來的光子相比() A頻率變大B速度變小 C光子能量變大D波長變長 1.(2018年茂名檢測)關(guān)于康普頓效應(yīng)下列說法中正確的是( ) A石墨對X射線散射時，部分射線的波長變長短 B康普頓效應(yīng)僅出現(xiàn)

6、在石墨對X射線的散射中 C康普頓效應(yīng)證明了光的波動性 D光子具有動量 【答案】D 1光的粒子性的含義 粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的，光的粒子即光 子，不同于宏觀概念的粒子，但也具有動量和能量 (1)當(dāng)光同其他物質(zhì)發(fā)生作用時，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì) (2)少量或個別光子易顯示出光的粒子性 (3)頻率高，波長短的光，粒子性特征顯著 對光的波粒二象性的理解對光的波粒二象性的理解 2光的波動性的含義 光的波動性是光子本身的一種屬性，它不同于宏觀的波， 它是一種概率波，即光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率) 可用波動規(guī)律描述：(1)足夠能量的光(大量光子)在傳播時，表 現(xiàn)出波的性質(zhì)(2)頻率低，波長

7、長的光，波動性特征顯著 3光的波動性，粒子性是統(tǒng)一的 (1)光的粒子性并不否定光的波動性，光既具有波動性，又 具有粒子性，波動性、粒子性都是光的本質(zhì)屬性，只是在不同 條件下的表現(xiàn)不同 (2)只有從波粒二象性的角度，才能統(tǒng)一說明光的各種表 現(xiàn) 例2下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是 () A有的光是波，有的光是粒子 B光子與電子是同樣的一種粒子 C光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子 性越顯著 D大量光子的行為往往顯示出粒子性 解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干 涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子 性，所以，不能說有的光是波，有的光是粒子雖然光

8、子與電 子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實物粒子，有 靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物 形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以，不能說 光子與電子是同樣的一種粒子 光的波粒二象性的理論和實驗表明，大量光子的行為表現(xiàn) 出波動性，個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性光的波長越長，衍 射性越好，即波動性越顯著；光的波長越短，其光子能量越 大，個別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng)，所 以其粒子性就很顯著故選項C正確，A、B、D錯誤 答案：C 【題后反思】光既不是宏觀觀念的波，也不是宏觀觀念的 粒子，光具有波粒二象性是指光在傳播過程中和同物質(zhì)作用時 分別表現(xiàn)出波和粒子的特性 2(多選)關(guān)于光的波粒二象性，下列說法正確的是() A.光的粒子性說明每個光子就像一個極小的球體 B.光是波，與橡皮繩上的波相似 C.光的波動性是大量光子運動規(guī)律的表現(xiàn)，在干涉條紋 中，那些光強(qiáng)度大的地方，光子到達(dá)的概率大 D.在宏觀世界中波動性和粒子性是對立的，在微觀世界是 可以統(tǒng)一的 【答案】CD 【解析】由于波動性和粒子性是光同時具有的兩種屬性， 不同于宏觀觀念中的波和粒子，故A、B