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合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业第四章波粒二象性3.光的波粒二象性合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业[学习目标]1.知道什么是康普顿效应及康普顿散射实验原理．(重点)2.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业自主探新知预习合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业一、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偏转，这种现象叫光的散射．蔚蓝的天空、殷红的晚霞是大气层对阳光散射形成的，夜晚探照灯或激光的光柱，是空气中微粒对光散射形成的．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．康普顿效应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，除原波长外，还发现了波长随散射角的增大而____的谱线．X射线经物质散射后波长变长的现象，称为康普顿效应．增大合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业3．康普顿的理论当光子与电子相互作用时，既遵守____守恒定律，又遵守____守恒定律．在碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了____，光子能量减少，波长____．能量动量电子变长合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业4．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，为光子说提供了又一例证．粒子性合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业二、光的波粒二象性光是一种概率波1．光的波粒二象性(1)光既具有______，又具有______，即光具有波粒二象性．光的波动性是指光的________具有各种波动的共同特征，如干涉、____和色散等都有波动的表现．光的粒子性是指光与其他物质________时所交换的能量和动量具有________，如光电效应、康普顿效应等．波动性粒子性运动形态衍射相互作用不连续性合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业(2)光子的能量和动量①能量：ε＝____.②动量：p＝__.(3)意义能量ε和动量p是描述物质的____性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的____性的典型物理量．因此ε＝____和p＝__揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．hνhλ粒子波动hνhλ合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．光是一种概率波光波在某处的强度代表着光子在该处出现__________，所以光是一种概率波．概率的大小合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量．()(2)康普顿效应进一步说明光具有粒子性．()(3)光子发生散射时，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化．()(4)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．()(5)光子数量越大，其粒子性越明显．()(6)光子通过狭缝后落在屏上明纹处的概率大些．()√√×√×√合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．(多选)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λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效应，以下说法正确的是()A．康普顿效应说明光子具动量B．康普顿效应现象说明光具有波动性C．康普顿效应现象说明光具有粒子性D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业AC[康普顿效应说明光具有粒子性，B项错误，A、C项正确；光子与晶体中的电子碰撞时满足动量守恒和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量转移给电子，光子的能量会减少，D项错误．]合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业3．关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是()A．光的频率越高，衍射现象越容易看到B．光的频率越高，粒子性越显著C．大量光子产生的效果往往显示粒子性D．光的波粒二象性否定了光的电磁说合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业B[光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的电磁说，只是说某些情况下粒子性明显，某些情况下波动性明显，故D错误．光的频率越高，波长越短，粒子性越明显，波动性越不明显，越不易看到其衍射现象，故B正确，A错误．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，故C错误．]合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业合作攻重难探究合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业对康普顿效应的理解1．实验现象X射线管发出波长为λ0的X射线，通过小孔投射到散射物石墨上．X射线在石墨上被散射，部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．康普顿效应与经典物理理论的矛盾按照经典物理理论，入射光引起物质内部带电粒子的受迫振动，振动着的带电粒子从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光．散射光的频率应该等于粒子受迫振动的频率(即入射光的频率)．因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光．另外，经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业3．光子说对康普顿效应的解释假定X射线光子与电子发生弹性碰撞．(1)光子和电子相碰撞时，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长．(2)因为碰撞中交换的能量与碰撞的角度有关，所以波长的改变与散射角有关．4．康普顿的散射理论进一步证实了爱因斯坦的光量子理论，也有力证明了光具有波粒二象性．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业【例1】康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．如图给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向，则碰后光子可能沿__________方向运动，并且波长__________(选填“不变”“变短”或“变长”)．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业[解析]因光子与电子在碰撞过程中动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．[答案]1变长合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业(1)动量守恒定律不但适用于宏观物体，也适用于微观粒子间的作用；(2)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．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业1．频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为hνc，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是()A．光子改变原来的运动方向，且传播速度变小B．光子改变原来的传播方向，但传播速度不变C．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大D．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业B[碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，A错误，B正确；光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即ν＞ν′，再由c＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1λ2，C、D错误．]合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业对光的波粒二象性的理解1．对光的认识的几种学说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合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业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，光速等于电磁波速度光电效应、康普顿效应光既有波动现象，又有粒子特征合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业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，又有粒子性合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业理论领域宏观世界宏观世界微观世界微观世界微观世界合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业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)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述(2)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质(3)波长长的光容易表现出波动性(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合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业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“一份一份”进行的，表现出粒子的性质(2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性(3)波长短的光，粒子性显著(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合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业3．光波是一种概率波在双缝干涉实验中，光子通过双缝后，对某一个光子而言，不能肯定它落在哪一点，但屏上各处明暗条纹的不同亮度，说明光子落在各处的可能性即概率是不相同的．光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小．这就是说光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定，因此说光是一种概率波．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业【例2】有关光的本性，下列说法正确的是()A．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的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合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业D[光既具有波动性，又具有粒子性，但它又不同于宏观观念中的机械波和粒子．波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、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．只有选项D正确．]合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业光子是能量为hν的微粒，表现出粒子性，而光子的能量与频率ν有关，体现了波动性，所以光子是统一了波粒二象性的微粒．但是它在不同条件下的表现不同，大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性；光在传播时表现出波动性，光和其他物质相互作用时表现出粒子性；频率低的光波动性更强，频率高的光粒子性更强．合作探究·攻重难栏目导航栏目导航当堂达标·固双基自主预习·探新知课时分层作业2．(多选)对光的认识，下列说法中正确的是()A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显合作探究·攻重难