高中物理 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) 光的波粒二象性同步備課課件 粵教版選修35

《高中物理 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) 光的波粒二象性同步備課課件 粵教版選修35》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 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) 光的波粒二象性同步備課課件 粵教版選修35（33頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二章第三節(jié)康普頓效應(yīng)及其解釋第四節(jié)光的波粒二象性學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解康普頓效應(yīng)及其意義.2.知道光的波粒二象性并會(huì)分析有關(guān)現(xiàn)象.3.了解什么是概率波，知道光也是一種概率波.內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究一、康普頓效應(yīng)一、康普頓效應(yīng)太陽(yáng)光從小孔射入室內(nèi)時(shí)，我們從側(cè)面可以看到這束光；白天的天空各處都是亮的；宇航員在太空中會(huì)發(fā)現(xiàn)盡管太陽(yáng)光耀眼刺目，其他方向的天空卻是黑的，為什么？導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究答案答案在地球上存在著大氣，太陽(yáng)光經(jīng)大氣中微粒散射后傳向各個(gè)方向，而在太空中的真空環(huán)境下光不再散射只向前傳播.答案知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)

2、象叫做光的散射.2.康普頓效應(yīng)美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線(xiàn)的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線(xiàn)中，除了與入射波長(zhǎng)0相同的成分外，還有波長(zhǎng) 0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng).大于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(dòng)量，深入揭示了光的 的一面.4.光子的動(dòng)量(1)表達(dá)式：p .(2)說(shuō)明：在康普頓效應(yīng)中，入射光子與物質(zhì)中電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量變小.因此，有些光子散射后波長(zhǎng)變大.粒子性即學(xué)即用即學(xué)即用判斷以下說(shuō)法的正誤.(1)光子的動(dòng)量與波長(zhǎng)成反比.()(2)光子發(fā)生散射后，其動(dòng)量大小發(fā)生變化，但光子的頻率不發(fā)生變化.()(3)有些光子發(fā)生散射后，

3、其波長(zhǎng)變大.()二、光的波粒二象性的本質(zhì)二、光的波粒二象性的本質(zhì)人類(lèi)對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的過(guò)程中先后進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，比如：光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)(圖A)導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究光的雙孔干涉實(shí)驗(yàn)(圖B)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)(圖C)光的康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)(圖D)康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)等等.(1)在以上實(shí)驗(yàn)中哪些體現(xiàn)了光的波動(dòng)性？哪些體現(xiàn)了光的粒子性？答案答案單縫衍射、雙孔干涉體現(xiàn)了光的波動(dòng)性.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)體現(xiàn)了光的粒子性.(2)光的波動(dòng)性和光的粒子性是否矛盾？答案答案不矛盾.大量光子在傳播過(guò)程中顯示出波動(dòng)性，比如干涉和衍射.當(dāng)光與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，顯示出粒子性，如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng).光具有波粒二象性.答案知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.

4、對(duì)光的波粒二象性 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)光的波動(dòng)性干涉和衍射1.大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性2.足夠能量的光在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)1.光的波動(dòng)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(dòng)性不同于宏觀觀念的波光的粒子性光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)1.當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子性2.少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性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說(shuō)明對(duì)于不同頻率的光，頻率越高，光的粒子性越強(qiáng)；頻率越低，光的波動(dòng)性越強(qiáng)2.光子的能量h和動(dòng)量p ，說(shuō)明了光具有波粒二象性.普朗克常量h把描述粒子性的 和 ，與描述波動(dòng)性的 、

5、 緊密聯(lián)系在一起.能量動(dòng)量p頻率波長(zhǎng)即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性.()(2)光子數(shù)量越大，其粒子性越明顯.()(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏觀觀念的粒子.()(4)光在傳播過(guò)程中，有的光是波，有的光是粒子.()三、概率波三、概率波雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中(如圖1甲所示)，在光屏處放置感光片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，使光子只能是一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫.曝光時(shí)間短時(shí)，可看到感光片上出現(xiàn)一些無(wú)規(guī)則分布的亮點(diǎn)，如圖乙所示.曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，有大量光子通過(guò)狹縫，感光片上出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，如圖丁所示.如何解釋曝光時(shí)間較短時(shí)的亮點(diǎn)和曝光時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)的干涉圖樣呢？導(dǎo)學(xué)

6、探究導(dǎo)學(xué)探究圖1答案答案答案圖片上的亮點(diǎn)表明，光表現(xiàn)出粒子性，也看到光子的運(yùn)動(dòng)與宏觀現(xiàn)象中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)不同，沒(méi)有一定的軌道.圖丙和圖丁圖樣說(shuō)明，光的波動(dòng)性是大量光子表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象.在干涉條紋中，那些光波強(qiáng)的地方是光子到達(dá)機(jī)會(huì)多的地方或是到達(dá)幾率大的地方，光波弱的地方是光子到達(dá)機(jī)會(huì)少的地方，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)波動(dòng)的規(guī)律確定，所以光波是一種概率波.知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.單個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的偶然性：我們可以知道粒子落在某點(diǎn)的 ，但不能預(yù)言粒子落在什么位置，即粒子到達(dá)什么位置是 的，是預(yù)先不能確定的.2.大量粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律：光在傳播過(guò)程中，光子在空間出現(xiàn)的_ 可以通過(guò)波動(dòng)規(guī)律確定，所以光波是一種

7、波.概率隨機(jī)概率概率即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)光子通過(guò)狹縫后落在屏上的位置是可以確定的.()(2)光子通過(guò)狹縫后落在屏上亮條紋處的概率大些.()(3)電子通過(guò)狹縫后運(yùn)動(dòng)的軌跡是確定的.()題型探究一、對(duì)康普頓效應(yīng)的理解1.光電效應(yīng)揭示出光的粒子性，每個(gè)光子攜帶的能量為h，愛(ài)因斯坦進(jìn)一步提出光子的動(dòng)量應(yīng)為p ，式中為光波的波長(zhǎng).2.康普頓效應(yīng)不僅有力地驗(yàn)證了光子理論，而且證實(shí)了微觀領(lǐng)域的現(xiàn)象也嚴(yán)格遵循能量守恒和動(dòng)量守恒.康普頓效應(yīng)揭示出光具有粒子性的一面.例例1康普頓效應(yīng)證實(shí)了光子不僅具有能量，也有動(dòng)量.如圖2給出了光子與靜止電子碰撞后電子的運(yùn)動(dòng)方向，則碰撞后光子可能沿方向_運(yùn)動(dòng)

8、，并且波長(zhǎng)_(填“不變”“變短”或“變長(zhǎng)”).解析答案圖21變長(zhǎng)解析解析由于光子不僅具有能量，它還具有動(dòng)量，因此我們可以根據(jù)能量和動(dòng)量的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行分析和解答.因光子與電子的碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，所以碰撞之后光子和電子的總動(dòng)量的方向與碰撞前光子動(dòng)量的方向一致，可見(jiàn)碰撞后光子運(yùn)動(dòng)的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通過(guò)碰撞，光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，光子的能量減少，由h知，頻率變小，再根據(jù)c知，波長(zhǎng)變長(zhǎng).二、對(duì)光的波粒二象性的認(rèn)識(shí)1.大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性；個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出粒子性.2.光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣，具有能量和動(dòng)量.和其他物質(zhì)相互作用時(shí)，粒子性起主導(dǎo)作用；在光的

9、傳播過(guò)程中，光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小(概率)由波動(dòng)性起主導(dǎo)作用，因此稱(chēng)光波為概率波.3.頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性特征顯著，而頻率高、波長(zhǎng)短的光，粒子性特征顯著.4.光子的能量與其對(duì)應(yīng)的頻率成正比，而頻率是描述波動(dòng)性特征的物理量，因此h揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切聯(lián)系.例例2(多選)對(duì)光的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法中正確的是 A.個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性B.高頻光是粒子，低頻光是波C.光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不再 具有波動(dòng)性了D.光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)得明顯，在 另外某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)得明顯解析

10、答案解析解析個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性；光與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)為波動(dòng)性，光的波動(dòng)性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，頻率高的光粒子性強(qiáng)，頻率低的光波動(dòng)性強(qiáng)，光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動(dòng)性，因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€(gè)別行為呈現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律，故正確選項(xiàng)為A、D.三、對(duì)光的概率波的理解1.單個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的偶然性：我們可以知道粒子落在某點(diǎn)的概率，但不能預(yù)言粒子落在什么位置，即粒子到達(dá)什么位置是隨機(jī)的，是預(yù)先不能確定的.2.大量粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律：光在傳播過(guò)程中，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過(guò)波動(dòng)規(guī)律確定，所以光波是一種概率波.例例3(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占

11、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(guò)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解析答案解析解析根據(jù)光波是概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過(guò)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.當(dāng)然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過(guò)，落在暗紋處的概率很小，故C、D選項(xiàng)正確.達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.一個(gè)沿著一定方向運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)原來(lái)靜止的自由電子相互碰撞，碰撞之后電子向某一方向運(yùn)動(dòng)，而光子沿著另一方向散射出去，則這個(gè)散射光子跟原來(lái)入射時(shí)相比 A.能量減少 B.動(dòng)量增加C.頻率增大 D.波長(zhǎng)減小答案1232.下列有

12、關(guān)光的波粒二象性的說(shuō)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(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；光的波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D.大量光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性答案解析123解析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(dòng)性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，A錯(cuò)誤.雖然光子與電子都是微觀粒子，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒(méi)有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì)，所以B錯(cuò)誤.光的波粒二象性的理論和實(shí)驗(yàn)表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著；光的波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.1233.關(guān)于光的本性，下列說(shuō)法中正確的是 A.關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說(shuō)”，惠更斯提出“波動(dòng)說(shuō)”，愛(ài)因 斯坦提出“光子說(shuō)”，它們都說(shuō)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上的波，也可以看 成微觀概念上的粒子C.光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性D.光的波粒二象性是將牛頓的粒子說(shuō)和惠更斯的波動(dòng)說(shuō)真正有機(jī)地統(tǒng)一 起來(lái)答案123