5.2 康普顿效应同步课件 鲁科版选修3-5课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
效应的理解 光子说的证据——康普顿效应：光的波动理论认为，散 射光的频率与入射光的频率相等．美国物理学家康普顿在
研究X射线散射时，发现散射光波长发生了变化，并用光子
概念成功地解释了这种现象，为光子说提供了又一例证． 康普顿效应：X射线管发出波长为λ的X射线，在石墨上被
分类例析
课堂对点演练
h (1)表达式：P＝___ λ ．
光子的动量
(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子 碰撞时，要把一部分动量转移给电子，因此有些光子散射 大． 后波长变___ 二、光的波粒二象性 光的本性
波动性，光电效应 光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有____ 波粒二象性． 和康普顿效应表明光具有____ 粒子性，即光具有________
________性． 答案 能量 动量 hν 粒子
分类例析
课堂对点演练
对光的波粒二象性的理解
【典例2】 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 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．
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．
综上所述，本题正确答案为选项C. 答案 C
借题发挥
解答此类问题关键要理解光具有波粒二象性及掌
分类例析 课堂对点演练
握有关光的波动性、粒子性的一些常见现象．
)． 【变式2】 关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是( A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性
分类例析
课堂对点演练
光子的能量和动量关系式
h hν 和p＝___ (1)关系式：E＝______ λ ．
粒子 性的重要物理 (2)意义： 能量 E 和动量 p 是描述物质的_____ 波动 性的典型物理量． 量； 波长 λ 和频率 ν 是描述物质的_____ 因 h 粒子 性和_____ 波动 性之间的密 此 E＝hν 和 p＝ 揭示了光的_____ λ 切关系． 三、概率波 光波是一种概率波 自身 光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子_____ 固有 的性质．光子在空间出现的概率可以通过__________ 波动的规律 _____
从而进一步说明光具有粒子性．(3)发生光电效应或是康普顿 效应取决于光波的波长，当波长较短的X射线或γ射线入射时， 产生康普顿效应，当波长较长的可见光或紫外光入射时主要产 生光电效应．
分类例析 课堂对点演练
二、对光的本性认识史
人类对光的认识经历了漫长的历程，从牛顿光的微粒说、
托马斯· 杨和菲涅耳的波动说，从麦克斯韦的光的电磁说 到爱因斯坦的光子说．直到二十世纪初，对于光的本性的
分类例析
内容 光是一群 要点 弹性粒子
理论 宏观世界 领域
微观世界
课堂对点演练
三、对光的波粒二象性的理解 实验基础 表 现 (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)足够能量的光在传播 时，表现出波的性质 说 明 (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 (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
分类例析
课堂对点演练
对光的波粒二象性的理解
关于光子和运动着的电子，下列论述正确的是 2． ( )．
A．光子和电子一样都是实物粒子
B．光子和电子都能发生衍射现象 C．光子和电子都具有波粒二象性 D．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性 解析 物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是
电场、磁场等，统称场．光是传播着的电磁场．根据物质
A．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光的波长发生
D．爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿
效应支持粒子说
分类例析 课堂对点演练
解析
美国物理学家康普顿在研究X射线散射时，发现散
射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光
子说却可以解释，A错，波长改变的多少与散射角有关，
B对．当波长较短时发生康普顿效应，较长时发生光电效 应，C对、D对． 答案 BCD
B．光波频率越高，粒子性越明显 C．能量越大的光子其波动性越显著 D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性 E．光的波粒二象性应理解为，在某种场合下光的粒子性表 现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显 解析 光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显， 有时候表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒 子性表现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显；个 别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A、D、
个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光
子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相 比 A．频率变大 C．光子能量变大 B．速度变小 D．波长变长
分类例析 课堂对点演练
(
)．
解析 光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守 恒，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量均增加， h 所以光子的动量、能量减小，由 λ＝ .E＝hν可知光子 p 频率变小，波长变长，故 D 正确．由于光子速度是不变 的，故 B 错误． 答案 D
分类例析 课堂对点演练
虽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
分类例析
课堂对点演练
【变式1】 康普顿假设电子是自由电子，当光子与电子相互作 用时，其过程可看成弹性碰撞，既遵守________守恒定律， 又遵守________守恒定律，在碰撞中光子将能量________ 的一部分传递给电子，光子的能量减少，波长变长．康普
顿提出的理论与实验结果相符，从而进一步说明光具有
确定．所以，光波是一种概率波．
分类例析 课堂对点演练
物质波也是概率波
不确定的， 对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是________ 波动的规律 确定．而 但在某点出现的概率的大小可以由___________ 且，对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，
所以物质波也是概率波． 说明：在电子束的衍射图样中，电子落在“亮纹”上的概率 大，落在“暗纹”上的概率小，但概率的大小受规律的支 配．
波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子都 具有波粒二象性．综上所述，B、C选项正确． 答案 BC
分类例析 课堂对点演练
第2节 康普顿效应
1．了解康普顿X射线散射实验．
2．理解康普顿X射线实验原理．
3．掌握康普顿效应的概念，知道光的波粒二象性.
分类例析 课堂对点演练
一、康普顿对X射线散射的研究 光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，因而传 发生改变 的现象． 播方向_________ λ0相同 康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长________ 大于λ0 的成分的现象． 的成分外，还有波长_________ 能量 康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有____ 动量，深入揭示了光的_____ 粒子 性的一面． 之外，还具有_____
分类例析 课堂对点演练
光的波 动性
干涉和 衍射
(1)当光同物质发生作用 时，这种作用是“一份 光电效应、 光的粒 一份”进行的，表现出 康普顿效 子性 粒子的性质 应 (2)少量或个别光子容易 显示出光的粒子性
对康普顿效应的理解
【典例1】 白天的天空到处都是亮的，是大气分子对太阳光散 射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣 获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一
认识才提升到一个更高层次，即光具有波粒二象性．对于
光的本性认识史，列表如下：
分类例析
课堂对点演练
学说 名称 代表 人物
微粒说
波动说
电磁说
光子说
波粒二象性
牛顿
惠更斯
麦克斯韦
爱因斯坦
公认
光的直线 实验 传播、光 依据 的反射
能在真空中传 光的干 光电效应 光既有波动 播，是横波， 涉、衍 康普顿 现象，又有 光速等于电磁 射 效应 粒子特征 波速度 光是具有电 光是一 光是由一 磁本性的物 光是一种电磁 种机械 份一份光 质，既有波 波 波 子组成的 动性又有粒 子性 宏观 世界 微观世界 微观世界
散射，用X射线光谱仪测得被散射X射线的波长和强度．实
验发现，部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射 角有关，这种现象称为康普顿效应．
分类例析 课堂对点演练
康普顿效应的理论解释：当光子与电子相互作用时，其过程 可看成弹性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守动量守恒定律； 在碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减 少，波长变化．康普顿提出的理论与实验结果相符，从而进一 步说明光具有粒子性． 发生光电效应或康普顿效应取决于入射光的波长．当波长较短 的X射线或γ射线入射时，产生康普顿效应；当波长较长的可 见光或紫外光入射时，主要产生光电效应． 温馨提示 (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．(2)康普顿提出的理论与实验结果相符，
E说法正确．光的频率越高，能量越大，粒子性相对波动性
越明显，B说法正确、C说法错误． 答案 C
分类例析 课堂对点演练
对康普顿效应的理解
1．关于康普顿效应，下列说法正确的是 了变化，为波动说提供了依据 B．X射线散射时，波长改变的多少与散射角有关 C．发生散射时，波长较短的X射线或γ射线入射时，产生 康普顿效应 ( )．
研究X射线散射时，发现散射光波长发生了变化，并用光子
概念成功地解释了这种现象，为光子说提供了又一例证． 康普顿效应：X射线管发出波长为λ的X射线，在石墨上被
分类例析
课堂对点演练
h (1)表达式：P＝___ λ ．
光子的动量
(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子 碰撞时，要把一部分动量转移给电子，因此有些光子散射 大． 后波长变___ 二、光的波粒二象性 光的本性
波动性，光电效应 光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有____ 波粒二象性． 和康普顿效应表明光具有____ 粒子性，即光具有________
________性． 答案 能量 动量 hν 粒子
分类例析
课堂对点演练
对光的波粒二象性的理解
【典例2】 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 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．
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．
综上所述，本题正确答案为选项C. 答案 C
借题发挥
解答此类问题关键要理解光具有波粒二象性及掌
分类例析 课堂对点演练
握有关光的波动性、粒子性的一些常见现象．
)． 【变式2】 关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是( A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性
分类例析
课堂对点演练
光子的能量和动量关系式
h hν 和p＝___ (1)关系式：E＝______ λ ．
粒子 性的重要物理 (2)意义： 能量 E 和动量 p 是描述物质的_____ 波动 性的典型物理量． 量； 波长 λ 和频率 ν 是描述物质的_____ 因 h 粒子 性和_____ 波动 性之间的密 此 E＝hν 和 p＝ 揭示了光的_____ λ 切关系． 三、概率波 光波是一种概率波 自身 光的波动性不是光子之间相互作用的结果而是光子_____ 固有 的性质．光子在空间出现的概率可以通过__________ 波动的规律 _____
从而进一步说明光具有粒子性．(3)发生光电效应或是康普顿 效应取决于光波的波长，当波长较短的X射线或γ射线入射时， 产生康普顿效应，当波长较长的可见光或紫外光入射时主要产 生光电效应．
分类例析 课堂对点演练
二、对光的本性认识史
人类对光的认识经历了漫长的历程，从牛顿光的微粒说、
托马斯· 杨和菲涅耳的波动说，从麦克斯韦的光的电磁说 到爱因斯坦的光子说．直到二十世纪初，对于光的本性的
分类例析
内容 光是一群 要点 弹性粒子
理论 宏观世界 领域
微观世界
课堂对点演练
三、对光的波粒二象性的理解 实验基础 表 现 (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)足够能量的光在传播 时，表现出波的性质 说 明 (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 (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
分类例析
课堂对点演练
对光的波粒二象性的理解
关于光子和运动着的电子，下列论述正确的是 2． ( )．
A．光子和电子一样都是实物粒子
B．光子和电子都能发生衍射现象 C．光子和电子都具有波粒二象性 D．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性 解析 物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是
电场、磁场等，统称场．光是传播着的电磁场．根据物质
A．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光的波长发生
D．爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿
效应支持粒子说
分类例析 课堂对点演练
解析
美国物理学家康普顿在研究X射线散射时，发现散
射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光
子说却可以解释，A错，波长改变的多少与散射角有关，
B对．当波长较短时发生康普顿效应，较长时发生光电效 应，C对、D对． 答案 BCD
B．光波频率越高，粒子性越明显 C．能量越大的光子其波动性越显著 D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性 E．光的波粒二象性应理解为，在某种场合下光的粒子性表 现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显 解析 光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显， 有时候表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒 子性表现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显；个 别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A、D、
个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光
子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相 比 A．频率变大 C．光子能量变大 B．速度变小 D．波长变长
分类例析 课堂对点演练
(
)．
解析 光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守 恒，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量均增加， h 所以光子的动量、能量减小，由 λ＝ .E＝hν可知光子 p 频率变小，波长变长，故 D 正确．由于光子速度是不变 的，故 B 错误． 答案 D
分类例析 课堂对点演练
虽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
分类例析
课堂对点演练
【变式1】 康普顿假设电子是自由电子，当光子与电子相互作 用时，其过程可看成弹性碰撞，既遵守________守恒定律， 又遵守________守恒定律，在碰撞中光子将能量________ 的一部分传递给电子，光子的能量减少，波长变长．康普
顿提出的理论与实验结果相符，从而进一步说明光具有
确定．所以，光波是一种概率波．
分类例析 课堂对点演练
物质波也是概率波
不确定的， 对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是________ 波动的规律 确定．而 但在某点出现的概率的大小可以由___________ 且，对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，
所以物质波也是概率波． 说明：在电子束的衍射图样中，电子落在“亮纹”上的概率 大，落在“暗纹”上的概率小，但概率的大小受规律的支 配．
波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子都 具有波粒二象性．综上所述，B、C选项正确． 答案 BC
分类例析 课堂对点演练
第2节 康普顿效应
1．了解康普顿X射线散射实验．
2．理解康普顿X射线实验原理．
3．掌握康普顿效应的概念，知道光的波粒二象性.
分类例析 课堂对点演练
一、康普顿对X射线散射的研究 光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，因而传 发生改变 的现象． 播方向_________ λ0相同 康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长________ 大于λ0 的成分的现象． 的成分外，还有波长_________ 能量 康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有____ 动量，深入揭示了光的_____ 粒子 性的一面． 之外，还具有_____
分类例析 课堂对点演练
光的波 动性
干涉和 衍射
(1)当光同物质发生作用 时，这种作用是“一份 光电效应、 光的粒 一份”进行的，表现出 康普顿效 子性 粒子的性质 应 (2)少量或个别光子容易 显示出光的粒子性
对康普顿效应的理解
【典例1】 白天的天空到处都是亮的，是大气分子对太阳光散 射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣 获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一
认识才提升到一个更高层次，即光具有波粒二象性．对于
光的本性认识史，列表如下：
分类例析
课堂对点演练
学说 名称 代表 人物
微粒说
波动说
电磁说
光子说
波粒二象性
牛顿
惠更斯
麦克斯韦
爱因斯坦
公认
光的直线 实验 传播、光 依据 的反射
能在真空中传 光的干 光电效应 光既有波动 播，是横波， 涉、衍 康普顿 现象，又有 光速等于电磁 射 效应 粒子特征 波速度 光是具有电 光是一 光是由一 磁本性的物 光是一种电磁 种机械 份一份光 质，既有波 波 波 子组成的 动性又有粒 子性 宏观 世界 微观世界 微观世界
散射，用X射线光谱仪测得被散射X射线的波长和强度．实
验发现，部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射 角有关，这种现象称为康普顿效应．
分类例析 课堂对点演练
康普顿效应的理论解释：当光子与电子相互作用时，其过程 可看成弹性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守动量守恒定律； 在碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减 少，波长变化．康普顿提出的理论与实验结果相符，从而进一 步说明光具有粒子性． 发生光电效应或康普顿效应取决于入射光的波长．当波长较短 的X射线或γ射线入射时，产生康普顿效应；当波长较长的可 见光或紫外光入射时，主要产生光电效应． 温馨提示 (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．(2)康普顿提出的理论与实验结果相符，
E说法正确．光的频率越高，能量越大，粒子性相对波动性
越明显，B说法正确、C说法错误． 答案 C
分类例析 课堂对点演练
对康普顿效应的理解
1．关于康普顿效应，下列说法正确的是 了变化，为波动说提供了依据 B．X射线散射时，波长改变的多少与散射角有关 C．发生散射时，波长较短的X射线或γ射线入射时，产生 康普顿效应 ( )．