高中物理(新教材)選修三課件：第2課時-康普頓效應-光的波粒二象性 人教版

第2課時康普頓效應光的波粒二象性知識梳理一、康普頓效應和光子的動量光的散射：光在介質中與物體微粒的相互作用，因而傳播方向_________的現(xiàn)象．康普頓效應：康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長_______的成分外，還有波長_______的成分的現(xiàn)象．康普頓效應的意義：康普頓效應表明光子除了具有_____之外，還具有_____，深入揭示了光的_____性的一面．發(fā)生改變λ0相同大于λ0能量粒子動量光子的動量(1)表達式：P＝______．(2)說明：在康普頓效應中，當入射的光子與晶體中的電子碰撞時，要把一部分動量轉移給電子，因此有些光子散射后波長變___．二、光的波粒二象性光的本性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有____性，光電效應和康普頓效應表明光具有____性，即光具有________性．大波動波粒二象粒子

hν粒子波動粒子波動1.康普頓效應現(xiàn)象用X射線照射物體時，一部分散射出來的X射線的波長會變長的現(xiàn)象稱為康普頓效應。2．解釋康普頓效應①經(jīng)典物理的理論無法解釋康普頓效應按照經(jīng)典物理的理論，由于光是電磁振動的傳播，入射光將引起物質內(nèi)部帶電粒子的受迫振動，振動著的帶電粒子從入射光吸收能量，并向四周輻射，這就是散射光。散射光的頻率應該等于帶電粒子受迫振動的頻率，也就是入射光的頻率。因而散射光的波長與入射光的波長應該相同，不應出現(xiàn)λ>λ0的散射光。知識點1對康普頓效應的理解

hν電子碰撞前hν'碰撞后當光子與靜止的電子發(fā)射彈性碰撞后，根據(jù)動量守恒，光子把一部分能量轉移給電子，光子能量由hν減少為hν'，因此頻率減小，波長增大。同時光子使電子獲得一定的動量。例1頻率為ν的光子，具有的能量為hν，將這個光子打在處于靜止狀態(tài)的電子上，光子將偏離原來的運動方向，這種現(xiàn)象稱為光的散射。散射后的光子(

)A．雖改變原來的運動方向，但頻率保持不變B．光子將從電子處獲得能量，因而頻率將增大C．散射后的光子運動方向將與電子運動方向在一條直線上，但方向相反D．由于電子受到碰撞，散射后的光子頻率低于入射光的頻率解析：能量守恒和動量守恒是自然界的普遍規(guī)律，不僅適用于宏觀世界也適用于微觀世界。由于碰撞后光子偏離原來的運動方向，根據(jù)動量守恒可得散射后光子運動方向與電子運動方向一定不在同一直線上，選項C錯。碰撞過程中光子把一部分能量轉移給了電子，光子能量減小，由光子能量公式ε＝hν可知，光子頻率減小，故選項A、B錯D對。答案D1.對光的認識的幾種學說學說名稱微粒說波動說電磁說光子說波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克斯韋愛因斯坦公認實驗依據(jù)光的直線傳播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中傳播，是橫波，光速等于電磁波速度光電效應，康普頓效應光既有波動現(xiàn)象，又有粒子特征內(nèi)容要點光是一群彈性粒子光是一種機械波光是一種電磁波光是由一份一份光子組成的光是具有電磁本性的物質，既有波動性又有粒子性理論領域宏觀世界宏觀世界微觀世界微觀世界微觀世界知識點2對光的波粒二象性的理解1.對光的認識的幾種學說學說名稱微粒說波動說電磁說光子說波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克斯韋愛因斯坦公認實驗依據(jù)光的直線傳播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中傳播，是橫波，光速等于電磁波速度光電效應，康普頓效應光既有波動現(xiàn)象，又有粒子特征內(nèi)容要點光是一群彈性粒子光是一種機械波光是一種電磁波光是由一份一份光子組成的光是具有電磁本性的物質，既有波動性又有粒子性理論領域宏觀世界宏觀世界微觀世界微觀世界微觀世界知識點2對光的波粒二象性的理解2.對光的波粒二象性的理解光的波動性——干涉和衍射(1)光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小可用波動規(guī)律來描述；(2)足夠能量的光(大量光子)在傳播時，表現(xiàn)出波的性質；(3)波長長的光容易表現(xiàn)出波動性。說明：(1)光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的；(2)光的波動性不同于宏觀觀念的波。光的粒子性——光電效應、康普頓效應(1)當光同物質發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現(xiàn)出粒子的性質；(2)少量或個別光子容易顯示出光的粒子性；(3)波長短的光，粒子性顯著。說明：(1)粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的；(2)光子不同于宏觀觀念的粒子。例2

(多選)下面關于光的波粒二象性的說法中，正確的是(

)A．光電效應現(xiàn)象說明光具有波粒二象性B．頻率越大的光其粒子性越顯著，頻率越小的光其波動性越顯著C．光在傳播時往往表現(xiàn)出波動性，光在跟物質相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性D．光不可能同時既具有波動性，又具有粒子性解析：光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，選項A錯誤；在光的波粒二象性中，頻率越大的光其粒子性越顯著，頻率越小的光其波動性越顯著，選項B正確；光在傳播時往往表現(xiàn)出波動性，光在跟物質相互作用時往往表現(xiàn)出粒子性，選項C正確；光的波粒二象性是指光有時表現(xiàn)為波動性，有時表現(xiàn)為粒子性，二者是統(tǒng)一的，選項D錯誤．答案BC1．關于康普頓效應，下列說法正確的是(

)．A．康普頓在研究X射線散射時，發(fā)現(xiàn)散射光的波長發(fā)生了變化，為波動說提供了依據(jù)B．X射線散射時，波長改變的多少與散射角有關C．發(fā)生散射時，波長較短的X射線或γ射線入射時，產(chǎn)生康普頓效應D．愛因斯坦的光子說能夠解釋康普頓效應，所以康普頓效應支持粒子說課堂訓練BCD1．關于康普頓效應，下列說法正確的是(

)．A．康普頓在研究X射線散射時，發(fā)現(xiàn)散射光的波長發(fā)生了變化，為波動說提供了依據(jù)B．X射線散射時，波長改變的多少與散射角有關C．發(fā)生散射時，波長較短的X射線或γ射線入射時，產(chǎn)生康普頓效應D．愛因斯坦的光子說能夠解釋康普頓效應，所以康普頓效應支持粒子說課堂訓練BCD2．(多選)科學研究證明，光子有能量也有動量，當光子與電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子．假設光子與電子碰撞前的波長為λ，碰撞后的波長為λ′，則碰撞過程中(

)A．能量守恒 B．動量守恒C．λ＜λ′ D．λ＞λ′ABC3.下列有關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C4．關于光子和運動著的電子，下列論述正確的是 (

)A．光子和電子一樣都是實物粒子B．光子和電子都能發(fā)生衍射現(xiàn)象C．光子和電子都具有波粒二象性D．光子具有波粒二象性，而電子只具有粒子性BC備用工具&資料3.下列有關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C1．關于康普頓效應，下列說法正確的是(

)．A．康普頓在研究X射線散射時，發(fā)現(xiàn)散射光的波長發(fā)生了變化，為波動說提供了依據(jù)B．X射線散射時，波長改變的多少與散射角有關C．發(fā)生散射時，波長較短的X射線或γ射線入射時，產(chǎn)生康普頓效應D．愛因斯坦的光子說能夠解釋康普頓效應，所以康普頓效應支持粒子說課堂訓練BCD光子的動量(1)表達式：P＝______．(2)說明：在康普頓效應中，當入射的光子與晶體中的電子碰撞時，要把一部分動量轉移給電子，因此有些光子散射后波長變___．二、光的波粒二象性光的本性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有____性，光電效應和康普頓效應表明光具有____性，即光具有________性．大波動波粒二象粒子1.康普頓效應現(xiàn)象用X射線照射物體時，一部分散射出來的X射線的波長會變長的現(xiàn)象稱為康普頓效應。2．解釋康普頓效應①經(jīng)典物理的理論無法解釋康普頓效應按照經(jīng)典物理的理論，由于光是電磁振動的傳播，入射光將引起物質內(nèi)部帶電粒子的受迫振動，振動著的帶電粒子從入射光吸收能量，并向四周輻射，這就是散射光。散射光的頻率應該等于帶電粒子受迫振動的頻率，也就是入射光的頻率。因而散射光的波長與入射光的波長應該相同，不應出現(xiàn)λ>λ0的散射光。知識點1對康普頓效應的理解

hν電子碰撞前hν'碰撞后當光子與靜止的電子發(fā)射彈性碰撞后，根據(jù)動量守恒，光子把一部分能量轉移給電子，光子能量由hν減少為hν'，因此頻率減小，波長增大。同時光子使電子獲得一定的動量。1.對光的認識的幾種學說學說名稱微粒說波動說電磁說光子說波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克