高中物理 第二章 波粒二象性 第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性同步备课课件 粤教版选修
33页1、,第二章,第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性,学习目标 1.了解康普顿效应及其意义. 2.知道光的波粒二象性并会分析有关现象. 3.了解什么是概率波,知道光也是一种概率波.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、康普顿效应,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.,答案,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.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0相同的成分外,还有波长 0的成分,这个现象称为康普顿效应.,大于,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 的一面. 4.光子的动量 (1)表达式:p . (2)说明:在康普顿效应中,入射光子与物质中电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,光子的动量
2、变小.因此,有些光子散射后波长变大.,粒子性,判断以下说法的正误. (1)光子的动量与波长成反比.( ) (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.( ) (3)有些光子发生散射后,其波长变大.( ),二、光的波粒二象性的本质,人类对光的本性的认识的过程中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),光的康普顿效应实验(图D),康普顿效应实验等等.,(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性?哪些体现了光的粒子性?,答案 单缝衍射、双孔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)光的波动性和光的粒子性是否矛盾?,答案 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.,答案,1.对光的波粒二象性,2.光子的能量h和动量p ,说明了光具有波粒二象性.普朗克常量h把描述粒子性的 和 ,与描述波动性的 、 紧密联系在一起.,能量,动量p,频率,波长,判断下列说法的正误. (1)光的干涉、衍射、偏振现象说明
3、光具有波动性.( ) (2)光子数量越大,其粒子性越明显.( ) (3)光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子.( ) (4)光在传播过程中,有的光是波,有的光是粒子.( ),三、概率波,双缝干涉实验中(如图1甲所示),在光屏处放置感光片,并设法减弱光的强度,使光子只能是一个一个地通过狭缝. 曝光时间短时,可看到感光片上出现一些无规则分布的亮点,如图乙所示.曝光时间足够长,有大量光子通过狭缝,感光片上出现了规则的干涉条纹,如图丁所示. 如何解释曝光时间较短时的亮点和曝 光时间较长时的干涉图样呢?,图1,答案,答案 图片上的亮点表明,光表现出粒子性,也看到光子的运动与宏观现象中质点的运动不同,没有一定的轨道.图丙和图丁图样说明,光的波动性是大量光子表现出来的现象.在干涉条纹中,那些光波强的地方是光子到达机会多的地方或是到达几率大的地方,光波弱的地方是光子到达机会少的地方,光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定,所以光波是一种概率波.,1.单个粒子运动的偶然性:我们可以知道粒子落在某点的 ,但不能预言粒子落在什么位置,即粒子到达什么位置是 的,是预先不能确定的. 2.大量粒子运动的
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