《光的波粒二象性》课件1.ppt

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1、3光的波粒二象性1．了解康普顿效应；2．了解光既具有波动性，又具有粒子性一、光的波粒二象性康普顿效应光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播发生改变，这种现象叫做光的散射．美国物理学家在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长入射波长的成分，这个现象称为康普顿效应．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性，即光具有性．方向大于粒子波粒二象hν粒子波动波动粒子一、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

2、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ε＝hν，而且还有动量．如图4-3、4-1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．康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．图4-3、4-1二、人类对光的本性的研究光本性学说的发展简史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公认实验依据光的直线传播、光的反射光的干涉、衍射

3、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

4、时，这种作用是“一份一份”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【典例1】下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()．A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性对光的波粒二象性的理解解析一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性．所以，不能说有的光是波，有的光是粒子，虽

5、然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．故选项C正确，A、B、D错误．答案C【变式1】有关光的本性，下列说法正确的是()．A．光既具有波动性，又具

6、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．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性解析19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释．但到了19世纪末又发现了光的新现象——光电效应，证实光具有粒子性．这种现象波动说不能解释，因此，光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子．波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一物体的两个不

7、同侧面，不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性．选D.答案D