《光的波粒二象性》課件1

1、第二章波粒二象性第三節(jié)康普頓效應(yīng)及其解釋 第四節(jié)光的波粒二象性第二章波粒二象性 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接 目標(biāo)篇 欄目鏈接1了解什么是康普頓效應(yīng)2知道光子是具有動(dòng)量的，并了解光子動(dòng)量的表達(dá)式3了解康普頓應(yīng)用光的電磁理論解釋遇到的困難，了解康普頓是如何解釋康普頓效應(yīng)的4知道光既具有波動(dòng)性又有粒子性5了解光是一種概率波 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接1了解什么是康普頓效應(yīng) 目標(biāo)篇 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接 目標(biāo)篇 欄目鏈接在經(jīng)典物理學(xué)的觀念中，人們形成了一種觀念，物質(zhì)要么具有粒子性，要么具有波動(dòng)性，非此即彼光的干涉、衍射等現(xiàn)象無可爭辯地表明光具有波動(dòng)性，而

2、光電效應(yīng)又無可爭辯地表明光具有粒子性由于光既具有波動(dòng)性又具有粒子性，我們將無法只用其中的一種去說明光的一切行為現(xiàn)在，人們認(rèn)識(shí)到，光既具有波動(dòng)性又具有粒子性，也就是說光具有波粒二象性 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接在經(jīng)典物理學(xué)的觀念中，人們形成了一種觀念，物質(zhì)要么具有粒子性顯而易見，在經(jīng)典物理學(xué)中，波和粒子是兩種不同的研究對(duì)象，具有非常不同的表現(xiàn)那么，為什么光和微觀粒子既表現(xiàn)有波動(dòng)性又表現(xiàn)有粒子性的雙重屬性呢？讓我們一起去探索經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波吧！ 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接顯而易見，在經(jīng)典物理學(xué)中，波和粒子是兩種不同的研究對(duì)象，具有 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄

3、目鏈接 目標(biāo)篇 欄目鏈接變長不變 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接相等變長h動(dòng)量變長不變 目標(biāo)篇 欄目鏈接相 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接4光的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)表明，光是一種_，具有_；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)則表明，光在與物體_時(shí)，必須看成是一顆顆_的形式出現(xiàn)的，具有_5雙縫干涉中每次穿過雙縫的只有一個(gè)光子，它不可能跟其他光子產(chǎn)生_但光的_還是發(fā)生了可見，波動(dòng)性是每一個(gè)光子的_光既有粒子性，又有波動(dòng)性，單獨(dú)使用波或粒子都無法完整地描述光的所有性質(zhì)電磁波波動(dòng)性相互作用光子粒子性干涉干涉屬性 目標(biāo)篇 欄目鏈接4光的干6光既有_性，又有_性，我們把光的這種性質(zhì)叫做光的_7干涉條紋是光

4、子在感光片上各點(diǎn)的_分布的反映這種_分布就好像_的分布，稱光波是一種概率波波動(dòng)粒子波粒二象性 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接概率概率波的強(qiáng)度6光既有_性，又有_性，我們把 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接 目標(biāo)篇 欄目鏈接知識(shí)點(diǎn)1康普頓效應(yīng)及其解釋 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接知識(shí)點(diǎn)1康普頓效應(yīng)及其解釋 目標(biāo)篇 守恒、能量守恒電子碰前可認(rèn)為是靜止的，碰后獲得了一定的動(dòng)量和能量，碰后光子的動(dòng)量、能量減少，散射光的波長變長康普頓效應(yīng)再次證明了愛因斯坦光子假說的正確性它不僅證明了光子具有能量，同時(shí)還證明了光子具有動(dòng)量如果按照經(jīng)典電磁理論，入射波引起物質(zhì)中電子的振動(dòng)，這種

5、振動(dòng)頻率必然與入射波的頻率相同，從而引起的散射波也應(yīng)該與入射波的頻率相同，而散射前后的介質(zhì)相同，所以散射前后波長也就不變因此康普頓效應(yīng)說明了光具有粒子性 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接守恒、能量守恒電子碰前可認(rèn)為是靜止的，碰后獲得了一定的動(dòng)量 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接例1 求波長為0.35 nm的X射線光子的能量和動(dòng)量大小(已知h6.631034 Js) 目標(biāo)篇 欄目鏈接例1 求波課堂訓(xùn)練1康普頓效應(yīng)證實(shí)了光子不僅具有能量，也有動(dòng)量，下圖給出了光子與靜止電子碰撞后，電子的運(yùn)動(dòng)方向，則碰后光子可能沿方向_運(yùn)動(dòng)，并且波長_(填“不變”、“變小”或“變長”) 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇

6、 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接課堂訓(xùn)練 目標(biāo)篇 欄目鏈接解析：因光子與電子碰撞過程動(dòng)量守恒，所以碰撞之后光子和電子的總動(dòng)量的方向與光子碰前的方向一致，可見碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通過碰撞，光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，能量減少，由h知，頻率變小，再根據(jù)c知，波長變長答案：1 變長 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接解析：因光子與電子碰撞過程動(dòng)量守恒，所以碰撞之后光子和電子的光具有粒子性，又有波動(dòng)性，單獨(dú)使用波或粒子的解釋都無法完整地描述光的所有性質(zhì)，有人就把這種性質(zhì)稱為波粒二象性大量(多數(shù))光子行為易表現(xiàn)為波動(dòng)性，個(gè)別(少數(shù))光子行為易表現(xiàn)出粒子性；波長較長的，易表現(xiàn)為

7、波動(dòng)性；波長較短的，易表現(xiàn)為粒子性；光在傳播的過程中，易表現(xiàn)為波動(dòng)性；在與其他物質(zhì)相互作用時(shí)，易表現(xiàn)為粒子性光是波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接知識(shí)點(diǎn)2 對(duì)光的波粒二象性的認(rèn)識(shí)與理解光具有粒子性，又有波動(dòng)性，單獨(dú)使用波或粒子的解釋都無法完整地光在傳播時(shí)體現(xiàn)出波動(dòng)性起主導(dǎo)作用，在與其他物質(zhì)相互作用時(shí)，粒子性起主導(dǎo)作用光的能量與其對(duì)應(yīng)的頻率成正比，而頻率是反映波動(dòng)性特征的物理量，因此h揭示了光的粒子性與波動(dòng)性的密切聯(lián)系波動(dòng)性是光子的本身屬性，不能把光看作宏觀上的波，也不能把光看作宏觀上的粒子 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接光在傳播時(shí)體現(xiàn)出波動(dòng)性起主導(dǎo)作用，在

8、與其他物質(zhì)相互作用時(shí)，粒 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接例2 下列說法正確的是()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(dòng)性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D射線具有顯著的粒子性，不具有波動(dòng)性 目標(biāo)篇 欄目鏈接例2 下列解析：光同時(shí)具有波粒二象性，只不過在有的情況下波動(dòng)性顯著，有的情況下粒子性顯著，光的波長越長，越容易觀察到其顯示波動(dòng)特性，因此A、D錯(cuò)，而C正確，光子不同于一般的物質(zhì)粒子，它沒有靜止質(zhì)量，是一個(gè)個(gè)的能量子，是光的能量的最小單位答案：C 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接解析：光同時(shí)具有波粒二象性，只不過在有的情況下波動(dòng)性顯著，

9、有課堂訓(xùn)練2有關(guān)光的本性的說法正確的是()A有關(guān)光的本性，牛頓提出了“粒子性”，惠更斯提出了“波動(dòng)性”，愛因斯坦提出了“光子說”，它們都圓滿地說明了光的本性B光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏觀概念的波，也可以看成微觀概念上的粒子C光的干涉、衍射說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接課堂訓(xùn)練 目標(biāo)篇 欄目鏈接解析：牛頓主張的粒子說中的粒子與實(shí)物粒子一樣，惠更斯主張的波動(dòng)說中的波動(dòng)與宏觀機(jī)械波等同，這兩種觀點(diǎn)是相互對(duì)立的，都不能說明光的本性，則A、B錯(cuò)，C對(duì)在雙縫實(shí)驗(yàn)中，雙縫干涉出現(xiàn)明暗均勻的條紋，當(dāng)讓光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫時(shí)，曝光時(shí)間短時(shí)表現(xiàn)出粒

10、子性，曝光時(shí)間長時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性，則D錯(cuò)答案：C 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接D在光雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果光通過雙縫時(shí)顯出波動(dòng)性，如果光只通過一個(gè)縫時(shí)顯示出粒子性解析：牛頓主張的粒子說中的粒子與實(shí)物粒子一樣，惠更斯主張的波知識(shí)點(diǎn)3 對(duì)概率波的認(rèn)識(shí)與理解1926年，德國物理學(xué)家玻恩(Born, 18821972) 提出了概率波，認(rèn)為個(gè)別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律不能把光當(dāng)成宏觀概念中的波或粒子，因?yàn)楹暧^世界的波動(dòng)性與粒子性是對(duì)立的，而光的波動(dòng)性與粒子性是統(tǒng)一在同一客體即光子上的這里所指的“波”并非宏觀概念中的波，它是一種概率

11、波“粒子”也不是宏觀概念中的微小粒子，而是指光子 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接知識(shí)點(diǎn)3 對(duì)概率波的認(rèn)識(shí)與理解1926年，德國物理學(xué)概率波對(duì)光的雙縫衍射現(xiàn)象的解釋：光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是“一份一份”地進(jìn)行的，用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)從光子打在膠片上的位置，我們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接概率波對(duì)光的雙縫衍射現(xiàn)象的解釋：光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如圖所示，如果曝光時(shí)間不太長，底片上只出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的點(diǎn)子，那些點(diǎn)子是光子打在底片上形成的，如果曝光時(shí)間足夠長，我們無法把它們區(qū)分開，因此看起來是連續(xù)的單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測，但是

12、研究很多光子打在膠片上的位置，我們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性：光子落在某些條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大這些條形區(qū)域正是某種波通過雙縫后發(fā)生干涉時(shí)振幅加強(qiáng)的區(qū)域這個(gè)現(xiàn)象表明，光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小(概率)，正是由于這個(gè)原因， 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如圖所示，如果曝光時(shí)間不太長，底片上只出現(xiàn)一些波恩指出：雖然不能肯定某個(gè)光子落在哪一點(diǎn)，但由屏上各處明暗不同可知，光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣的，即光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小這就是說，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)的規(guī)律確定，所以，從光子的概念上看，光波是一種概率波物理學(xué)中把光波叫做概率波概率表征某一事物出現(xiàn)的可能

13、性 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接波恩指出：雖然不能肯定某個(gè)光子落在哪一點(diǎn)，但由屏上各處明暗不例3(雙選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上；假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫，那么該光子 ()A一定落在中央亮紋處B一定落在亮紋處C可能落在暗紋處D落在中央亮紋處的可能性最大 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接例3(雙選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的解析：根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達(dá)95%以上，當(dāng)然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過，落在暗紋處的概率很小，故C、D選項(xiàng)正確答案：CD 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接解析：根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過單縫落在何處，是 目標(biāo)篇 導(dǎo)航篇 預(yù)習(xí)篇 考點(diǎn)篇 欄目鏈接課堂訓(xùn)練3(雙選)在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是()A使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，如果時(shí)間足夠長，片上將會(huì)顯示衍射圖樣B單個(gè)光子通過狹縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣C光子通過狹縫的運(yùn)動(dòng)路線是直線D光的波動(dòng)