《光的波粒二象性》课件2
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第三节
康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
第四节
1．了解什么是康普顿效应． 2．知道光子是具有动量的，并了解光子动量的表达式． 3．了解康普顿应用光的电磁理论解释遇到的困难，了解康 普顿是如何解释康普顿效应的． 4．知道光既具有波动性又有粒子性． 5．了解光是一种概率波．
在经典物理学的观念中，人们形成了一种观念，物质要么
人眼对绿光最为敏感．正常人的眼睛接收到波长 为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射人瞳孔，眼睛 就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J· s，光速为3.0×108 m/s， 试求人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率和一个绿光光子 的动量．
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光
三、概率波
概率 波，在光的双缝干涉中，亮纹地方光子 光波是一种________ 概率 大，暗纹地方光子落上的________ 概率 小． 落上的________
康普顿效应及其解释 用光照射物体时，散发出来的光的波长会变长，这种现象 后来称为康普顿效应． 光电效应揭示出光的粒子性，爱因斯坦进一步提出光子的 动量应为p＝ h .康普顿借助爱因斯坦的光子假说解析了散射光的 λ 波长改变的现象．康普顿认为光子不仅有能量，也像其他粒子 一样有动量，用X射线照射物体时，X射线中的光子与物体中的 电子相碰，碰撞中动量守恒、能量守恒．电子碰前可认为是静 止的，碰后获得了一定的动量和能量，碰后光子的动量、能量 减少，散射光的波长变长．
所接收到最小功率为
－34 6.63 × 10 ×3×108 hc － 6 λ 6× 530×10 9 P＝ t ＝ W 1
＝2.3×10－18 W， 一个绿光光子的动量
34 h 6.63×10 p＝ ＝ ＝ kg· m/s λ 530×10－9
－
＝1.25×10－27 kg· m/s. 答案：2.3×10－18 W 1.25×10－27 kg· m/s
C．光的干涉、衍射说明光具有波动性，光电效应说明光
具有粒子性 D．在光双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性， 如果光只通过一个缝时显示出粒子性
解析：牛顿主张的粒子说中的粒子与实物粒子一样，惠更 斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同，这两种观点是相 互对立的，都不能说明光的本性，则A、B错，C对．在双缝实
具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼． 光的干涉、衍射等现象无可争辩地表明光具有波动性，而 光电效应又无可争辩地表明光具有粒子性．由于光既具有波动 性又具有粒子性，我们将无法只用其中的一种去说明光的一切
行为．
现在，人们认识到，光既具有波动性又具有粒子性，也就
是说光具有波粒二象性． 显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的研究 对象，具有非常不同的表现．那么，为什么光和微观粒子既表 现有波动性又表现有粒子性的双重属性呢？让我们一起去探索 经典的粒子和经典的波吧！
课堂训练 1．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，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__________(填“不 变”、“变小”或“变长”)．
解析：因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光
子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光
大量(多数)光子行为易表现为波动性，个别(少数)光子行为
易表现出粒子性；波长较长的，易表现为波动性；波长较短的，
易表现为粒子性；光在传播的过程中，易表现为波动性；在与
其他物质相互作用时，易表现为粒子性．光是波动性与粒子性 的统一．
光在传播时体现出波动性起主导作用，在与其他物质相互 作用时，粒子性起主导作用． 光的能量与其对应的频率成正比，而频率是反映波动性特 征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性与波动性的密切联
二、光的源自文库粒二象性的本质
明暗相间的干涉条纹，这 1．经双缝的相干光源会在屏上出现________ 波 种现象证明光是一种________ ，双缝干涉是大量光子叠加的结 果．
波动性 ，这种性质称为波粒二象 粒子性 ，又有________ 2．光既有________
性．
波动性 ，少量光子易显示______ 粒子性；波长 3．大量光子易显示________ 波动性 强，而波长短(频率高)的光________ 粒子性 强． 长(频率低)的光________
子的方向可能沿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
光的波粒二象性的认识与理解 光具有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子的解释都 无法完整地描述光的所有性质，有人就把这种性质称为波粒二 象性．
康普顿效应再次证明了爱因斯坦光子假说的正确性．它不 仅证明了光子具有能量，同时还证明了光子具有动量． 如果按照经典电磁理论，入射波引起物质中电子的振动， 这种振动频率必然与入射波的频率相同，从而引起的散射波也 应该与入射波的频率相同，而散射前后的介质相同，所以散射 前后波长也就不变．因此康普顿效应说明了光具有粒子性．
系．
波动性是光子的本身属性，不能把光看作宏观上的波，也
不能把光看作宏观上的粒子．
有关光的本性的说法正确的是(
)
A．有关光的本性，牛顿提出了“粒子性”，惠更斯提出 了“波动性”，爱因斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说
明了光的本性
B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念的波， 也可以看成微观概念上的粒子
验中，双缝干涉出现明暗均匀的条纹，当让光子一个一个地通
过单缝时，曝光时间短时表现出粒子性，曝光时间长时表现出 波动性，则D错．
答案：C
一、康著顿效应
变长 的现 1．用光照射物体时，散发出来的光的波长会________
象称为康普顿效应．
h p ＝ 2．爱因斯坦提出光子的动量：________. λ
光子假说的正确性．它 3．康普顿效应再次证明了爱因斯坦________ 能量 ，同时还证明了光子具有 不仅证明了光子具有________ 动量 ． ________
康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
第四节
1．了解什么是康普顿效应． 2．知道光子是具有动量的，并了解光子动量的表达式． 3．了解康普顿应用光的电磁理论解释遇到的困难，了解康 普顿是如何解释康普顿效应的． 4．知道光既具有波动性又有粒子性． 5．了解光是一种概率波．
在经典物理学的观念中，人们形成了一种观念，物质要么
人眼对绿光最为敏感．正常人的眼睛接收到波长 为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射人瞳孔，眼睛 就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J· s，光速为3.0×108 m/s， 试求人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率和一个绿光光子 的动量．
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光
三、概率波
概率 波，在光的双缝干涉中，亮纹地方光子 光波是一种________ 概率 大，暗纹地方光子落上的________ 概率 小． 落上的________
康普顿效应及其解释 用光照射物体时，散发出来的光的波长会变长，这种现象 后来称为康普顿效应． 光电效应揭示出光的粒子性，爱因斯坦进一步提出光子的 动量应为p＝ h .康普顿借助爱因斯坦的光子假说解析了散射光的 λ 波长改变的现象．康普顿认为光子不仅有能量，也像其他粒子 一样有动量，用X射线照射物体时，X射线中的光子与物体中的 电子相碰，碰撞中动量守恒、能量守恒．电子碰前可认为是静 止的，碰后获得了一定的动量和能量，碰后光子的动量、能量 减少，散射光的波长变长．
所接收到最小功率为
－34 6.63 × 10 ×3×108 hc － 6 λ 6× 530×10 9 P＝ t ＝ W 1
＝2.3×10－18 W， 一个绿光光子的动量
34 h 6.63×10 p＝ ＝ ＝ kg· m/s λ 530×10－9
－
＝1.25×10－27 kg· m/s. 答案：2.3×10－18 W 1.25×10－27 kg· m/s
C．光的干涉、衍射说明光具有波动性，光电效应说明光
具有粒子性 D．在光双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性， 如果光只通过一个缝时显示出粒子性
解析：牛顿主张的粒子说中的粒子与实物粒子一样，惠更 斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同，这两种观点是相 互对立的，都不能说明光的本性，则A、B错，C对．在双缝实
具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼． 光的干涉、衍射等现象无可争辩地表明光具有波动性，而 光电效应又无可争辩地表明光具有粒子性．由于光既具有波动 性又具有粒子性，我们将无法只用其中的一种去说明光的一切
行为．
现在，人们认识到，光既具有波动性又具有粒子性，也就
是说光具有波粒二象性． 显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的研究 对象，具有非常不同的表现．那么，为什么光和微观粒子既表 现有波动性又表现有粒子性的双重属性呢？让我们一起去探索 经典的粒子和经典的波吧！
课堂训练 1．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，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__________(填“不 变”、“变小”或“变长”)．
解析：因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光
子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光
大量(多数)光子行为易表现为波动性，个别(少数)光子行为
易表现出粒子性；波长较长的，易表现为波动性；波长较短的，
易表现为粒子性；光在传播的过程中，易表现为波动性；在与
其他物质相互作用时，易表现为粒子性．光是波动性与粒子性 的统一．
光在传播时体现出波动性起主导作用，在与其他物质相互 作用时，粒子性起主导作用． 光的能量与其对应的频率成正比，而频率是反映波动性特 征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性与波动性的密切联
二、光的源自文库粒二象性的本质
明暗相间的干涉条纹，这 1．经双缝的相干光源会在屏上出现________ 波 种现象证明光是一种________ ，双缝干涉是大量光子叠加的结 果．
波动性 ，这种性质称为波粒二象 粒子性 ，又有________ 2．光既有________
性．
波动性 ，少量光子易显示______ 粒子性；波长 3．大量光子易显示________ 波动性 强，而波长短(频率高)的光________ 粒子性 强． 长(频率低)的光________
子的方向可能沿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
光的波粒二象性的认识与理解 光具有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子的解释都 无法完整地描述光的所有性质，有人就把这种性质称为波粒二 象性．
康普顿效应再次证明了爱因斯坦光子假说的正确性．它不 仅证明了光子具有能量，同时还证明了光子具有动量． 如果按照经典电磁理论，入射波引起物质中电子的振动， 这种振动频率必然与入射波的频率相同，从而引起的散射波也 应该与入射波的频率相同，而散射前后的介质相同，所以散射 前后波长也就不变．因此康普顿效应说明了光具有粒子性．
系．
波动性是光子的本身属性，不能把光看作宏观上的波，也
不能把光看作宏观上的粒子．
有关光的本性的说法正确的是(
)
A．有关光的本性，牛顿提出了“粒子性”，惠更斯提出 了“波动性”，爱因斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说
明了光的本性
B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念的波， 也可以看成微观概念上的粒子
验中，双缝干涉出现明暗均匀的条纹，当让光子一个一个地通
过单缝时，曝光时间短时表现出粒子性，曝光时间长时表现出 波动性，则D错．
答案：C
一、康著顿效应
变长 的现 1．用光照射物体时，散发出来的光的波长会________
象称为康普顿效应．
h p ＝ 2．爱因斯坦提出光子的动量：________. λ
光子假说的正确性．它 3．康普顿效应再次证明了爱因斯坦________ 能量 ，同时还证明了光子具有 不仅证明了光子具有________ 动量 ． ________