高中物理 第四章 波粒二象性 第3节 光的波粒二象性教学案 教科版选修3-5

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1、第3节光的波粒二象性(对应学生用书页码P56)一、康普顿效应1．光的散射光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向发生改变的现象。2．康普顿效应在光的散射中，光经物质散射后波长变长的现象。3．康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面。二、光的波粒二象性1．光的本性光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，即光具有波粒二象性。2．光子的能量和动量关系式(1)关系式：ε＝hν，p＝。(2)意义：能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理

2、量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量。因此ε＝hν和p＝揭示了光的波动性和粒子性之间的密切关系。[特别提醒]　普朗克常量h架起了粒子性与波动性的桥梁。三、光是一种概率波1．不同强弱下光的干涉图样(1)大量光子表现出光的波动性。(2)少量光子表现出光的粒子性。2．光是概率波干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映。这种概率分布就好像波的强度的分布，称光波是一种概率波。即，光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小。(对应学生用书页码P56)对康普顿效应的理解1.康普顿效应的经典解释非常感谢上级领导对我的信

3、任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起受迫振动，向各方向辐射同频率的电磁波。经典理论解释频率不变的一般散射可以，但对康普顿效应不能作出合理解释。2．利用光子说解释康普顿效应假定X射线光子与电子发生弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似。按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量E＝hν，而且还有动量。如图431所示。这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给

4、了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大。同时，光子还使电子获得一定的动量。这样就圆满地解释了康普顿效应。图4311．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中(　　)A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′解析：选C　能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界。光子与电子碰撞时遵循

5、这两个守恒定律。光子与电子碰撞前光子的能量E＝hν＝h，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E′＝hν′＝h，由E＞E′，可知λ＜λ′，选项C正确。人类对光的本性的研究1.光本性学说的发展历程学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦实验依据光的直线传播、光的反射　　光的干涉、衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速光电效应、康普顿效应光既有波动现象，又有粒子特征非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护

6、，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。内容要点光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电磁波光是由一份一份光子组成的光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性　　2.对光的波粒二象性的理解实验基础表现说明光的波动性干涉和衍射1.光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述。2．足够能量的光在传播时，表现出波的性质。1.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的。2．光的波动性不同于宏观观念的波。光的粒子性光电效应、康普顿效应①当光同物质发生作用时，这种作用是“一

7、份一份”进行的，表现出粒子的性质。②少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性。①粒子的含义是“不连续”、“一份一份”的。②光子不同于宏观观念的粒子。波动性和粒子性的对立、统一①大量光子易显示波动性，而少量光子易显示出粒子性。②波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。①光子说并未否定波动性，E＝hν＝中，ν和λ就是波的概念。②波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。光具有波动性的例证是光的干涉和衍射，光具有粒子性的例证是光电效应和康普顿效应。2．有关光的本性，下列说法正确的是(　　)非常感谢

8、上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于