2017-2018学年同步备课套餐之物理教科版选修3-5讲义：第4章+波粒二象性+3+word版含答案

《2017-2018学年同步备课套餐之物理教科版选修3-5讲义：第4章+波粒二象性+3+word版含答案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、3光的波粒二象性［学习日标］1.了解康普顿效应及其意义，了解光子理论对康普顿效应的解释2知道光的波粒二象性，知道波和粒子的对立、统一的关系.3.了解什么是概率波，知道光也是一种概率波.知识探究新知探究点点落实—、康普顿效应［导学探究］太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？答案在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不再散射只向前传播.［知识梳理］1.光的散射光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射

2、.2.康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长2。相同的成分外，还有波长大于几的成分,这个现象称为康普顿效应.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，还具有动塑，深入揭示了光的粒子性的一面.4.光子的动量h（1）表达式：P=J-（2）说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小.因此，有些光子散射后波长变大.［即学即用］判断下列说法的正误.（1）光子的动量与波长成反比.（丿）（2）光子发生散射后，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化.（X）（3）有些光子发生散

3、射后，其波长变大.（V）二、光的波粒二象性［导学探究］人类对光的本性的认识的过程屮先后进行了一系列实验，比如：光的单缝衍射实验（图A）光的双孔干涉实验（图B）光电效应实验（图C）光的薄膜干涉实验(图D)康普顿效应实验等等.(1)在以上实验屮哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性?(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？A孔屏双孔屏D答案(1)单缝衍射、双孔干涉、薄膜干涉体现了光的波动性.光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性.(2)不矛盾.大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射.当光与物质发生作用时,显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应•光具有波粒二象性.［知识梳理

4、］1.光的波粒二象性(1)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性,光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性.h⑵光子的能量尸加，光子的动量P=J.(3)光子既有粒子的特征，又有波的特征；即光具有波粒二象性.2.对光的波粒二象性的理解(1)大量光子产生的效果显示出逆动性；个别光子产生的效果显示出粒壬性.(2)光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此£=也揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.(3)频率低、波长长的光，波动性特征显著,而频率高、波长短的光，粒子性特征显著.(4)光在传播时体现出波动性,在与其他物质相互作用时体现出虹性.光的粒子性和波动性组成一

5、个有机的统一体.［即学即用］判断下列说法的正误.(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.(V)(2)光子数量越大，其粒子性越明显.(X)(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.(V)(4)光在传播过程屮，有的光是波，有的光是粒子.(X)三、光是一种概率波［导学探究］用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图1甲、乙、丙所示的图像.甲乙丙图1(1)图像甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？(2)图像乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较人？可用什么规律来确定？(3)图像丙是曝光时间足够长的情况，

6、体现了光的什么性？怎样解释上述现象？答案(1)当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性.(1)落在某些条形区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定.(2)光的波动性.综合上面三个图像可知，少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波.［知识梳理］光是一种概率波在双缝干涉实验中，屏上亮纹的地方，是光子到达概率直的地方，暗纹的地方是光子到达概率尘的地方.所以光波是一种概率波.即光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大尘.究每点诽点个个击砂一、对康普顿效应的理解【例1】康普顿研究X射线经物质散射的实验，进一步证实了爱因斯坦的光子

7、概念.康普顿让--束X射线投射到一块石墨上发生散射，测定不同散射方向上X射线的波长情况.结果在散射的各个方向上测到了波长比原来更长的X射线.这种改变波长的散射实验被称为康普顿效应.试用光子的概念和能量守恒的概念解释这种波长变长的现象.答案见解析解析X射线投射到石墨上，X射线的光子和石墨中的实物粒子(如自由电子、原子等)发生碰撞，碰撞后，光子将沿某一方向散射，同时把一部分能量传给实物粒子，根据能量守恒的原理，散射光子的能量就比入射光子的能量低，根据光子理论，光子能量£=加，所以散射光的频率比入射光的频率小