光的波粒二象性 ppt课件
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《光的波粒二象性》课件
03
偏振应用
液晶显示、光学通信等。
03
光的粒子性
光子说
总结词
光子说是对光的粒子性的描述，它认为光是由粒子或光子组成。
详细描述
光子说是由爱因斯坦提出的，他认为光是由粒子或光子组成，这些光子以波动 的形式传播，并具有能量和动量。这一理论解释了光的反射、折射和干涉等现 象。
光电效应
总结词
光电效应是指光照射在物质表面时，物质吸收光能并释放出电子的现象。
光的波粒二象性
光的波粒二象性定义
光子能量与频率的关系
光既具有粒子性又具有波动性，即光 是一种波粒二象性的物理量。
光子的能量与其频率成正比，频率越 高，能量越大。这一关系是爱因斯坦 在解释光电效应时提出的。
双缝干涉实验
通过双缝干涉实验可以证明光具有波 动性，当光通过两个小缝隙时，会在 屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
详细描述
双缝干涉实验中，单色光通过两个相距较近的小缝隙后，会在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹，这是 波动性光特有的现象。
单缝衍射实验
总结词
进一步证明光具有波动性。
详细描述
单缝衍射实验中，单色光通过狭 窄缝隙后，会在屏幕上形成衍射 图样，表现为明暗相间的条纹， 这是波动性光特有的现象。
光电效应实验
总结词
光学望远镜在天文观测、宇宙探索等 领域发挥着重要作用，为人类认识宇 宙提供了重要信息。
全息摄影技术
全息摄影技术利用光的干涉和衍射现象，能够记录物体的三维信息并实现立体再 现。
全息摄影技术在展示、广告、教育等领域有广泛应用，为人们提供了更加真实和 生动的视觉体验。
05
实验验证
双缝干涉实验
总结词
直接证明光具有波动性。
光的波粒二象性ppt课件
A.1.9 eV C.2.5 eV B.0.6 eV D.3.1 eV
8
解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有 光电子能够到达阳极，也就是光电子的最 大初动能刚好为0.6 eV. 由Ek=hν－W0可知W0=1.9 eV.选A. 答案：A.
9
【例2】下列关于光具有波粒二象性的叙 述中正确的是（ ） A.光的波动性与机械波，光的粒子性与 质点都是等同的 B.大量光子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 C.光有波动性又有粒子性，是互相矛盾 解析：光的波动性与机械波，光的 的，是不能统一的 粒子性与质点有本质的区别， A选 D.光的频率越高，波动性越显著
2
2.逸出功 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫 做这种金属的逸出功，用W0表示. 3.爱因斯坦的光电效应方程 （1）光子：光本身就是由一个个不可分割 的能量子组成的，频率为ν的光的能量子 为hν，h为普朗克常量，这些能量子被称 为光子. （2）光电效应方程： Ek= hν－W0.其中Ek W 为光电子的 h 最大初动能， .W0表示金属的 逸出功.
6
解析：爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－ W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光 电子克服金属中正电荷引力做的功，因 此是所有逸出的光电子中克服引力做功 的最小值.对应的光电子的初动能是所有 光电子中最大的.其它光电子的初动能都 小于这个值.若入射光的频率恰好是极限 频率，即刚好能有光电子逸出，可理解 为逸出的光电子的初动能是0，因此有
h 1 mv 、λ= 2 p
2
、p=mv 可得 λ=
2em U ， h
可知波长与
m 成正比.故电子的波长短，波动性弱，电子显微镜的分辨
本领强，选 A. 答案：A.
D.两种显微镜分辨本领不便比较
8
解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有 光电子能够到达阳极，也就是光电子的最 大初动能刚好为0.6 eV. 由Ek=hν－W0可知W0=1.9 eV.选A. 答案：A.
9
【例2】下列关于光具有波粒二象性的叙 述中正确的是（ ） A.光的波动性与机械波，光的粒子性与 质点都是等同的 B.大量光子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 C.光有波动性又有粒子性，是互相矛盾 解析：光的波动性与机械波，光的 的，是不能统一的 粒子性与质点有本质的区别， A选 D.光的频率越高，波动性越显著
2
2.逸出功 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫 做这种金属的逸出功，用W0表示. 3.爱因斯坦的光电效应方程 （1）光子：光本身就是由一个个不可分割 的能量子组成的，频率为ν的光的能量子 为hν，h为普朗克常量，这些能量子被称 为光子. （2）光电效应方程： Ek= hν－W0.其中Ek W 为光电子的 h 最大初动能， .W0表示金属的 逸出功.
6
解析：爱因斯坦光电效应方程Ek=hν－ W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光 电子克服金属中正电荷引力做的功，因 此是所有逸出的光电子中克服引力做功 的最小值.对应的光电子的初动能是所有 光电子中最大的.其它光电子的初动能都 小于这个值.若入射光的频率恰好是极限 频率，即刚好能有光电子逸出，可理解 为逸出的光电子的初动能是0，因此有
h 1 mv 、λ= 2 p
2
、p=mv 可得 λ=
2em U ， h
可知波长与
m 成正比.故电子的波长短，波动性弱，电子显微镜的分辨
本领强，选 A. 答案：A.
D.两种显微镜分辨本领不便比较
光的波粒二象性ppt课件
钢针的衍射
圆孔衍射
编辑版pppt
圆屏衍射
25
疑难辨析1：单缝衍射图样与双缝干涉图样的区别
（1）条纹宽度有别：
双缝干涉条纹是等宽的，条纹间的距离是相等 的，而单缝衍射中央亮纹最宽，两侧亮纹是等宽的。
（2）光强分布不同
双缝干涉条纹如果不考虑距离的远近造成传播
上的损失，每条亮纹的光强分布是相同的，而单缝
编辑版pppt
水波、声波都会发 生衍射现象，它们 发生衍射的现象特 征是什么？
16
知识回顾：波的衍射
①波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做 波的衍射。
②只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相 差不多，或者比波长更小时，才能观察到明 显的衍射现象。
③一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
编辑版pppt
光的波粒二象性
编辑版pppt
1
光到底是什么？……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
波动说
这里的光子完编全辑不版p同ppt 于牛顿所说的“微粒” 2
编辑版pppt
8
光的干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）
在实验室里成功的观察到了光的干涉．
一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
1、装置特点：
（1）双缝很近 0.1mm，
单缝 双缝
屏幕
（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等，
2、①要用单色光
②单孔的作用：是获得点光源 ③双孔的作用：相当于两个振
光的波粒二象性 课件
结论
短
1、这张照片清晰的 显示了光的粒子性．
2、光子落在某些条
曝
形区域内的可能性较
光
大（干涉加强区），
时
说明光子在空间各点
间
出现的可能性的大小
可以用波动规律进行
长
解释．
让我们换一个角度思考——仍然考虑双缝干涉实验 减弱光源
分析
当光源和感光胶片之间不可能同时有两个和多个光
子时，长时间曝光得到的照片仍然和光源很强、曝光时
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波
镜面检测
薄膜干涉
增透膜
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
爱因斯坦
光电效应以及 康普顿效应等 无可辩驳的证 实了光是一种 粒子．
康普顿
光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性
当我们做双缝干涉实验时控制曝光时间，将感光胶 片放在屏的位置上，会看到什么样的照片呢？为什么 会有这种现象？
牛顿定律进行解 释
微观粒子的运 动情况
概率统计规律解 释
当原子处于不同的能级时，电子在各 处出现的概率是不一样的，如果用疏密 不同的点子表示电子在各个位置出现的 概率，画出图来，就像云雾一样，可以 形象的称做电子云：
经典力学中，我们用质点的位置和动 量来描述它的运动状态；在微观世界， 我们不可能同时准确地得知一个粒子的 位置和动量，因此也就不能同时用这两 个量来描述它的运动．
ห้องสมุดไป่ตู้
间较短时一样，则光的波动性不是光子之间的相互作用
引起的．
波动性是光子本身的一种属性
光既表现出波动性，又表现出粒子性，由于微 观世界的某些属性与宏观世界不同，而我们的经验 仅局限于宏观物体的运动．在生活中找不到一个既 具有粒子性、又具有波动性的物理模型帮助我们研 究光子的规律．
波粒二象性-PPT课件
公式：
2 2
M c2 kT
瑞利--金斯公式高频段不行--“紫外灾难”！
普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,
1858―1947) 德国物理学家，量子物理学的开创
者和奠基人。 普朗克的伟大成就，就是创立了量
子理论，1900年12月14日他在德国物理 学会上，宣读了《关于正常光谱中能量分布定律的理 论》的论文，提出了能量量子化假设，并导出了黑体 辐射的能量分布公式。
26.2 光电效应
I
IS
3
GA
K
2
1
U
Ue 0
U
1). 饱和光电流强度与入射光强度成正比。
说明：每秒内从阴极Байду номын сангаас出的光电子的数目与入射 光的强度成正比。
I IS
Ue 0
3 2 1
U
1 2
mvm2
eUe
2).当电流减小到 0 甚至为负值时，光电流 并不为 0 ，只有当反向电压等于 Ue 时，光电流 才为 0 。Ue 称为截至电压。
光子的概念赋予了电磁场更具体的物质特性-电磁场由大量光子组成。电磁场对处于其中的带电 粒子的作用实际上是光子撞击带电粒子的宏观表现。 粗略地说，空间某处比较强的电场意味着比较大的 光子数密度。
至今人们关于光本质的认识被概括为光具有波 粒二象性，即：在一些物理过程中，光显示出干涉 和衍射等典型的波动特征；在其他物理过程中，光 表现为具有确定动量和能量的粒子特征。
E = nε , n =1, 2, 3, ....
ε 叫能量子，n 为量子数，它只取正整数--能量量 子化。
对于频率为ν 的谐振子，最小能量为：
ε= hν h = 6.626075×10-34 J·s
光的波粒二象性高中物理课件
光的波粒二象性高中物理课件
第一页，共14页。
内容摘要
光的波粒二象性高中物理课件。1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实验室
里成功的观察到了光的干涉．。两者相互排斥，相互矛盾。光的干涉和衍射现象表明光确实是
一种波。谢谢
No
Image
第二页，共14页。
光的 干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在
实验室里成功的观察到了光的干涉．
两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始 终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分 布的现象。
第三页，共14页。
一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
1、装置特点：
（1）双缝很近 0.1mm，
（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等
单缝 双缝
屏幕
2、①滤光片的作用：得到单
色光 ②单孔的作用：是获得点光源 ③双孔的作用：相当于两个
S1 S
振动情况完全相同的光源，双 孔的作用是获得相干光源
S2 红滤色片
得到相干光源：一分为二的思想 第四页，共14页。
光的干涉
双缝干涉
屏上看到明暗相间的条纹
双 缝
第五页，共14页。
屏
激光束
光到底是什么？……………
微粒说：认为光是一种粒子 流，是实物粒子，有静止质
干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率分布的反映。 光是一种概率波。
光的波粒二象性：
⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作 用效果往往表现为波动性. ⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容易表现出
波动性. ⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用 时往往表现为粒子性.
第一页，共14页。
内容摘要
光的波粒二象性高中物理课件。1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实验室
里成功的观察到了光的干涉．。两者相互排斥，相互矛盾。光的干涉和衍射现象表明光确实是
一种波。谢谢
No
Image
第二页，共14页。
光的 干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在
实验室里成功的观察到了光的干涉．
两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始 终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分 布的现象。
第三页，共14页。
一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
1、装置特点：
（1）双缝很近 0.1mm，
（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等
单缝 双缝
屏幕
2、①滤光片的作用：得到单
色光 ②单孔的作用：是获得点光源 ③双孔的作用：相当于两个
S1 S
振动情况完全相同的光源，双 孔的作用是获得相干光源
S2 红滤色片
得到相干光源：一分为二的思想 第四页，共14页。
光的干涉
双缝干涉
屏上看到明暗相间的条纹
双 缝
第五页，共14页。
屏
激光束
光到底是什么？……………
微粒说：认为光是一种粒子 流，是实物粒子，有静止质
干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率分布的反映。 光是一种概率波。
光的波粒二象性：
⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作 用效果往往表现为波动性. ⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容易表现出
波动性. ⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用 时往往表现为粒子性.
光的波粒二象性(PPT课件)
1 光波、光线与光子
§1.5 光的波粒二象性
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
主要内容
1. 光波与光子的对立统一 2. 德布罗意方程 3. 对光的本性的再认识
1 光波、光线与光子 1.5.1 光波与光子的对立统一
1.5 光的波粒二象性
对光的本性的认识： 光波与光子之个性：
波动说——光是一种波长极短的电磁波动 粒子说——光是一种作高速运动的光子流
作为波动，光具有频率v 和波长
作为粒子，光又具有能量E和动量p
光波与光子的共性： 具有速度v和能量E
波动性与粒子性的联系：
(1.5-1)
(1.5-2)
波动性与粒子性之间联系的纽带：普朗克常数h
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
1.5.1 光波与光子的对立统一
说明：
按照相对论质能关系，如果认为光也具有质量（设为mp）的话，那么 可以将光子在真空中的能量和动量分别表示为
1.5 光的波粒二象性
1.5.2 德布罗意方程
说明
① 电子衍射现象从实验上证实了德布罗意关于实物粒子具有波动性的假 设。以此为原理发明的电子显微镜使得人类对微观世界的观察分辨 能力提高了几个数量级。
② 物质波概念的提出，最终导致量子力学的诞生。按照量子力学观点， 任何物质粒子都同时具有波粒二象性。只是在宏观领域，实物粒子 的波动特性很难被观察到。只有在微观领域，粒子的波动特性才会 明显地显露出来。
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
本节重点
1. 光波与光子的区别与联系 2. 光子与光波的两种角色
德布罗意方程：
(1.5-8)
德布罗意波长：实物粒子的波长o。 物质波的验证——戴维森和革末的电子衍射实验（1927年）：
§1.5 光的波粒二象性
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
主要内容
1. 光波与光子的对立统一 2. 德布罗意方程 3. 对光的本性的再认识
1 光波、光线与光子 1.5.1 光波与光子的对立统一
1.5 光的波粒二象性
对光的本性的认识： 光波与光子之个性：
波动说——光是一种波长极短的电磁波动 粒子说——光是一种作高速运动的光子流
作为波动，光具有频率v 和波长
作为粒子，光又具有能量E和动量p
光波与光子的共性： 具有速度v和能量E
波动性与粒子性的联系：
(1.5-1)
(1.5-2)
波动性与粒子性之间联系的纽带：普朗克常数h
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
1.5.1 光波与光子的对立统一
说明：
按照相对论质能关系，如果认为光也具有质量（设为mp）的话，那么 可以将光子在真空中的能量和动量分别表示为
1.5 光的波粒二象性
1.5.2 德布罗意方程
说明
① 电子衍射现象从实验上证实了德布罗意关于实物粒子具有波动性的假 设。以此为原理发明的电子显微镜使得人类对微观世界的观察分辨 能力提高了几个数量级。
② 物质波概念的提出，最终导致量子力学的诞生。按照量子力学观点， 任何物质粒子都同时具有波粒二象性。只是在宏观领域，实物粒子 的波动特性很难被观察到。只有在微观领域，粒子的波动特性才会 明显地显露出来。
1 光波、光线与光子
1.5 光的波粒二象性
本节重点
1. 光波与光子的区别与联系 2. 光子与光波的两种角色
德布罗意方程：
(1.5-8)
德布罗意波长：实物粒子的波长o。 物质波的验证——戴维森和革末的电子衍射实验（1927年）：
高中物理选修35光的波粒二象性 德布罗意波PPT课件
出现概率大
22
• 经典物理：物体的位置和速度能精确描述 • 量子物理：只能给出微观粒子在空间各点
出现的概率分布，无法给出微观粒子的轨 迹。 • 在讨论微观粒子的运动时，轨迹的概念是 没有意义的。 • 因为粒子具有波动性！
23
光的单缝衍射
屏上各点的亮度实际上反映 了粒子到达该点的概率
1、在挡板左侧位置完全不确定
涉没有排除光是粒子
屏 的可能性。
7
光强减弱到每次只产生一个光子
曝
光
时
激光
间 很 短
显示了光的粒子性．
曝
光
时
间
挡板
延
长
波动性是每一个屏光子的属性 8
一、波粒二象性
• 光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性， 光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动 性。光既有粒子性，又有波动性，单独使用 波或粒子的解释都无法完整描述光的所有性 质，人们把这种性质称为波粒二象性
Px
子弹 x1 0 3m 0 很小，仪器测不出，
用经典坐标、动量完全能精确描写。对微观粒子不
能用经典力学来描写。
28
不确定关系的物理意义
不确定关系是建立在波粒二象性基础上的一条基 本客观规律，它是波粒二象性的深刻反应，也是对 波粒二象性的进一步描述。
不确定关系是由物质本身固有的特性所决定的， 而不是由于仪器或测量方法的缺陷所造成的。不论 测量仪器的精度有多高，我们认识一个物理体系的 精确度也要受到限制。
第四节和第五节 光的波粒二象性 德布罗意波
高中物理选修3-5第二章
1
前言：衍射现象
• 定义：是指波遇到障碍物时偏离原来直线传 播的物理现象。 ——维基百科
• 衍射又称为绕射。 • 衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生
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的光子构成，是一种没有静
止质量的特殊物质，具有波
动性。
两者是统一的，并没有否定对 方！
爱因斯坦
电磁说：认为光是一种电
磁波，是物质的一种特殊
形态，在真空传播不需依
赖媒介
ppt课件
麦克斯韦
15
镜面检测
薄膜干涉
增透膜
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波
钢针的衍射
圆孔衍射
ppt课件
圆屏衍射
16
光电效应以及 康普顿效应等 无可辩驳的证 实了光是一种 粒子．
波长和散射物质都无关ppt课。件
2
一.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪
ppt课件
3
康普顿正在测晶体
对X 射线的散射
按经典电磁理论： 如果入射X光是
某种波长的电磁波， 散射光的波长是不 会改变的！
ppt课件
4
.... .. ............................................. .............................
并且每一次光子落在亮条
长
纹的可能性大，落在暗条
纹处的可能性小。
ppt课件
20
干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率 分布的反映。光是一种概率波。
光的波粒二象性：
⑴个别光子的作用果往往表现为粒子性;大 量光子的作用效果往往表现为波动性. ⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容 易表现出波动性. ⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物 质发生作用时往往表现为粒子性.
著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可
见光观察不到康普顿散射。
ppt课件
10
光的 干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨在实
验室里成功的观察到了光的干涉．
两列或几列光波在空间相遇时相互叠加， 在某些区域始终加强，在另一些区域则始终 削弱，形成稳定的强弱分布的现象。
ppt课件
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一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
2. 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原 子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论 ， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。
3. 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改
变和散射角有关。
ppt课件
7
四.康普顿散射实验的意义
（1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
5
二、经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难
1. 根据经典电磁波理论，当电磁波通过物 质时，物质中带电粒子将作受迫振动，其 频率等于入射光频率，所以它所发射的散 射光频率应等于入射光频率。
2. 无法解释波长改变和散射角的关系。
ppt课件
6
三、光子理论对康普顿效应的解释
康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的结果，具体解释 如下： 1. 若光子和外层电子相碰撞，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。
希腊字母: ν 读p[ptn课件ju:],音同new 21
光的本性
菲涅耳
托马斯·杨 衍射实验
赫兹 电磁波实验
惠更斯 双缝干涉 波动说 实验
麦克斯韦 电磁说
波 动 性
1690 1672
1801 1814
1864 1888 1905
……….
T/年
牛顿
赫兹
贡献。
ppt课件
吴有训 （1897-1977）9
波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质 种类及入射的X射线的波长0 无关，
0 c (1cos j )
c = 0.0241Å=2.4110-3nm（实验值）
称为电子的Compton波长
只有当入射波长0与c可比拟时，康普顿效应才显
爱因斯坦
ppt课件
康普顿
17
光到底是一种波，还是一种粒子 呢？
ppt课件
18
减弱光源，直到只剩下一个光子
图4-3-3 pp光t课件的双缝干涉
19
结论
1、图片呈现杂乱无章的几
短
个亮点清晰的显示了光的
粒子性．
2、亮点在感光片上形成
曝
模糊的亮纹，形成了干涉
光 时
条纹。说明了波动性是
间
每一个光子的属性。
1、装置特点：
（1）双缝很近 0.1mm，
（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等. 单缝 双缝
屏幕
2、①滤光片的作用：得到单
色光. ②单孔的作用：是获得点
光源.
S1 S
③双孔的作用：相当于两
S2
个振动情况完全相同的光源， 红滤色片
双孔的作用是获得相干光源.
得到相干光源p：pt课件一分为二的思想
12
光的干涉
双缝干涉
激 光 束
双 缝
屏上看到明暗相间的条纹
屏
ppt课件
13
光到底是什么？……………
微粒说：认为光是一种 粒子流，是实物粒子， 有静止质量，没有波动
两者相互排斥性，。相互矛盾！！！
牛顿
波动说：认为波是一种 机械波，没有物质性， 在太空中传播要依赖 “以太”这种媒介。 ppt课件
14
惠更斯
光子说：认为光是一份一份
j =0O j =45O
散射中出现 ≠0 的现象，称
为康普顿散射。
康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 。
j =90O
2.新波长 随散射角的增大
而增大。波长的偏移为
0 j =135O
0
0.700
0.750
λ 波长 （Aopp）t课件
高中物理·选修3-5·教科版
4.3 光的波粒二象性
ppt课件
1
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
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的
实验时，发现散射线中除有与入射线波长相
同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，
其波长的改变量与散射角有关，而与入射线
（2）首次在实验上证实了“光子具有动量” 的假设；
（3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中， 动量和能量守恒定律仍然是成立的。
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几 篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进 来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒， 后来才认识到还要用动量守恒。
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。
ppt课件
8
五、吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( j 1200 )测量
各种波长的散射光强度，作了
大量 X 射线散射实验。
对证实康普顿效应作出了重要
止质量的特殊物质，具有波
动性。
两者是统一的，并没有否定对 方！
爱因斯坦
电磁说：认为光是一种电
磁波，是物质的一种特殊
形态，在真空传播不需依
赖媒介
ppt课件
麦克斯韦
15
镜面检测
薄膜干涉
增透膜
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波
钢针的衍射
圆孔衍射
ppt课件
圆屏衍射
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光电效应以及 康普顿效应等 无可辩驳的证 实了光是一种 粒子．
波长和散射物质都无关ppt课。件
2
一.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪
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3
康普顿正在测晶体
对X 射线的散射
按经典电磁理论： 如果入射X光是
某种波长的电磁波， 散射光的波长是不 会改变的！
ppt课件
4
.... .. ............................................. .............................
并且每一次光子落在亮条
长
纹的可能性大，落在暗条
纹处的可能性小。
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20
干涉条纹是光子落在感光片上各点的概率 分布的反映。光是一种概率波。
光的波粒二象性：
⑴个别光子的作用果往往表现为粒子性;大 量光子的作用效果往往表现为波动性. ⑵ν高的光子容易表现出粒子性;ν低的光子容 易表现出波动性. ⑶光在传播过程中往往表现出波动性;在与物 质发生作用时往往表现为粒子性.
著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可
见光观察不到康普顿散射。
ppt课件
10
光的 干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨在实
验室里成功的观察到了光的干涉．
两列或几列光波在空间相遇时相互叠加， 在某些区域始终加强，在另一些区域则始终 削弱，形成稳定的强弱分布的现象。
ppt课件
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一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
2. 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原 子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论 ， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。
3. 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改
变和散射角有关。
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7
四.康普顿散射实验的意义
（1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
5
二、经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难
1. 根据经典电磁波理论，当电磁波通过物 质时，物质中带电粒子将作受迫振动，其 频率等于入射光频率，所以它所发射的散 射光频率应等于入射光频率。
2. 无法解释波长改变和散射角的关系。
ppt课件
6
三、光子理论对康普顿效应的解释
康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的结果，具体解释 如下： 1. 若光子和外层电子相碰撞，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。
希腊字母: ν 读p[ptn课件ju:],音同new 21
光的本性
菲涅耳
托马斯·杨 衍射实验
赫兹 电磁波实验
惠更斯 双缝干涉 波动说 实验
麦克斯韦 电磁说
波 动 性
1690 1672
1801 1814
1864 1888 1905
……….
T/年
牛顿
赫兹
贡献。
ppt课件
吴有训 （1897-1977）9
波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质 种类及入射的X射线的波长0 无关，
0 c (1cos j )
c = 0.0241Å=2.4110-3nm（实验值）
称为电子的Compton波长
只有当入射波长0与c可比拟时，康普顿效应才显
爱因斯坦
ppt课件
康普顿
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光到底是一种波，还是一种粒子 呢？
ppt课件
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减弱光源，直到只剩下一个光子
图4-3-3 pp光t课件的双缝干涉
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结论
1、图片呈现杂乱无章的几
短
个亮点清晰的显示了光的
粒子性．
2、亮点在感光片上形成
曝
模糊的亮纹，形成了干涉
光 时
条纹。说明了波动性是
间
每一个光子的属性。
1、装置特点：
（1）双缝很近 0.1mm，
（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等. 单缝 双缝
屏幕
2、①滤光片的作用：得到单
色光. ②单孔的作用：是获得点
光源.
S1 S
③双孔的作用：相当于两
S2
个振动情况完全相同的光源， 红滤色片
双孔的作用是获得相干光源.
得到相干光源p：pt课件一分为二的思想
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光的干涉
双缝干涉
激 光 束
双 缝
屏上看到明暗相间的条纹
屏
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光到底是什么？……………
微粒说：认为光是一种 粒子流，是实物粒子， 有静止质量，没有波动
两者相互排斥性，。相互矛盾！！！
牛顿
波动说：认为波是一种 机械波，没有物质性， 在太空中传播要依赖 “以太”这种媒介。 ppt课件
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惠更斯
光子说：认为光是一份一份
j =0O j =45O
散射中出现 ≠0 的现象，称
为康普顿散射。
康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 。
j =90O
2.新波长 随散射角的增大
而增大。波长的偏移为
0 j =135O
0
0.700
0.750
λ 波长 （Aopp）t课件
高中物理·选修3-5·教科版
4.3 光的波粒二象性
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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
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的
实验时，发现散射线中除有与入射线波长相
同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，
其波长的改变量与散射角有关，而与入射线
（2）首次在实验上证实了“光子具有动量” 的假设；
（3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中， 动量和能量守恒定律仍然是成立的。
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几 篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进 来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒， 后来才认识到还要用动量守恒。
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。
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五、吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( j 1200 )测量
各种波长的散射光强度，作了
大量 X 射线散射实验。
对证实康普顿效应作出了重要