第四章 第3节 光的波粒二象性.docx

第3节/ 光的波粒二象性 一、 康普顿效应 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。 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。 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，深入揭示了光的粒壬性的一面。 二、 光的波粒二象性 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。 光子的能量和动量关系式 关系式：e=h￡，p=h。 意义：能量￡和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长人和频率V是描述 物质的波动性的典型物理量。因此￡=hv和『=普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 不同强弱下光的干涉图样 大量光子表现出光的波动性。 少量光子表现出光的粒子性。 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。 知讶一对康普顿效应的理解 知讶一 康普顿效应的经典解释 单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，弓I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。 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=hv，而且还有动量。如图所示。这个光子与静止的电子发生Lt * 弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hv减小为。/，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。 CHANG SHI YINGYONGX尝试应用 CHANG SHI YINGYONG ［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， 除了有与入射波长20相同的成分外，还有波长大于20的成分，这个现象称为康普顿效应。 关于康普顿效应，下列说法正确的是（） 康普顿效应现象说明光具有波动性 康普顿效应现象说明光具有粒子性 当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加 当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少 解析：选BD康普顿用光子的模型成功地解释了康普顿效应，在散射过程中X射线的 光子与晶体中的电子碰撞时要遵循动■守恒定律和能■守恒定律，故B、D正确，A、C错 误. E日TO 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 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 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。 足够能量的光在传播时，表现出 波的性质。 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。 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 大量光子易显示波动性，而少量 光子易显示出粒子性。 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 … hc ? 一. 性，E=hv=~^ 中，v 和 2 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。 //////^ 健一爰 /〃〃/ 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。 下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是（） 大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性 频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著 光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性 光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性 解析：选D光既具有粒子性，又具有波动性，大?的光子波动性比较明显，个别光子 的粒子性比较明显，故A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频