2019-2020学年高中物理第二章波粒二象性2.3康普顿效应及其解释教案粤教版选修3.doc
高中物理粤教版选修3-5课件：第2章 第3节 康普顿效应及其解释+第4节 光的波粒二象性
光的波粒二象性
[先填空] 1．光的波粒二象性的本质 (1)光的干涉 和 衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性． (2) 光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，是以一个个
光子的形式出现的，具有粒子性．
(3)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地描 述光所有的 性质，这种性质称为波粒二象性．
3．下列说法正确的是(
)
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．光子和电子是不同的两种粒子，但都具有波粒二象性 D．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 E．γ 射线的波长较短，粒子性较显著
【解析】
光同时具有波粒二象性，只不过在有的情况下波动性显著，有
[再判断] 1． 散射光波长的变化， 是入射光与物质中的自由电子发生碰撞的结果． (√) 2．光子与电子作用过程中，总能量、总动量均守恒．(√) 3．光的电磁理论能够解释康普顿效应．(×)
[后思考] 太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处 都是亮的；宇航员在太空中尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的．为 什么？
知 识 点 一
第三节 第四节
知 识 点 二
康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
学 业 分 层 测 评
学 习 目 标 1.了解康普顿效应，知 道康普顿效应进一步 证明了光的粒子性． (重 点) 2．理解光的波粒二象 性，知道光是一种概率 波．(难点)
知 识 脉 络
康普顿效应及其解释
[先填空] 1．康普顿效应：用光照射物体时，散射出来的光的波长会变长的现象，称 为康普顿效应． h 2．光子的动量：p＝ λ
【答案】 1 长
2．假如一个光子与一个静止的电子碰撞，光子并没有被吸收，只是被电子 反弹回来，散射光子的频率与原来光子的频率相比哪个大？为什么？
高中物理第二章波粒二象性2.3康普顿效应及其解释教案粤教版选修3-5(new)
2.3 康普顿效应及其解释课堂互动三点剖析对康普顿效应的理解（1)经典解释（电磁波的解释）单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起受迫振动，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！(2）光子理论解释X 射线为一些E=hν的光子,与自由电子发生完全弹性碰撞，电子获得一部分能量,散射的光子能量减小，频率减小，波长变长。
这个过程设动量守恒与能量守恒仍成立，则由电子：p=m 0v;E=2021v m （设电子开始静止，势能忽略)；光子：p=h/λ;E=hν=h·λc ，由以上几式得:λ—λ0=2sin 220θ-c m h . 其中（h/m 0c)=2。
34×10—12 m 称为康普顿波长。
如图2—3-2图2—3—2各个击破【例题】 在康普顿散射中,入射光子波长为0.03A ，反冲电子的速度为0.6c,求散射光子的波长及散射角.解析：反冲电子的能量增量为ΔE=mc 2-m 0c 2=2206.01-c m -m 0c 2=0.25 m 0c 2由能量守恒定律,电子增加的能量等于光子损失的能量，故有λλhc hc -0=0.25m 0c 2散射光子波长λ==-00025.0λλc m h h 1083134103410030.0103101.925.01063.610030.01063.6-----⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯ =4。
3×10—12m=0.043 A由康普顿散射公式，Δλ=λ-λ0=2sin 220ϕc m h =2×0.024 3sin 22ϕ 可得sin 20243.02030.0043.02⨯-=ϕ=0。
267 5， 散射角为φ=62°17′.答案：0。
043A 62°17′类题演练证明康普顿散射实验中,波长为λ0的一个光子与质量为m 0的静止电子碰撞后，电子的反冲角θ与光子散射角φ之间的关系为tanθ=100)]2tan()1[(-+ϕλc m h . 解析：将动量守恒式写成分量形式mvsinφ-)(λh sinφ=0① mvcosθ+)(λh cosφ=0λh ② 及康普顿效应结论:λ—λ0=2sin 220ϕc m h ③ 由①②得 tanθ=ϕλλϕcos )(sin 0- 上式分子为 sinφ=2sin )21cos()21(ϕϕ 分母为 ϕλλλλϕλλcos )(cos )(0000--+=-将③代入 0λλ-cosφ=2sin 200)2(λϕc m h +·2sin 2)2(ϕ=2sin 2)1(200λϕc m h + 所以tanθ=100)]2tan()1[(-+ϕλc m h 。
2024-2025学年高中物理第2章第3节康普顿效应及其解释第4节光的波粒二象性教案粤教版选修3-5
简要回顾上节课学习的物理知识，帮助学生建立知识之间的联系。
提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为康普顿效应和光的波粒二象性新课学习打下基础。
（三）新课呈现（预计用时：25分钟）
知识讲解：
清晰、准确地讲解康普顿效应和光的波粒二象性的知识点，结合实例帮助学生理解。
突出教学重点，强调难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。
2.设计一些实验操作题，要求学生根据实验原理和步骤，设计实验方案，以培养学生的实验操作能力和创新思维。
3.布置一些思考题，要求学生分析康普顿效应和光的波粒二象性在实际生活中的应用，以提高学生的实际应用能力和创新意识。
4.布置一些小组合作作业，要求学生分工合作，共同完成任务，以培养学生的团队协作能力和沟通能力。
本节课的教学对象为高中物理选修3-5的学生，他们已经掌握了基本的物理知识和一定的实验技能。在教学过程中，需要引导学生通过观察实验现象，分析问题，推理得出结论，从而提高他们的科学素养和解决问题的能力。
教学目标：
1.了解康普顿效应的实验现象、原因及其意义。
2.理解光的波粒二象性的概念，并能解释相关实验现象。
5.对于学生在作业中表现出的创新思维和实际应用能力，给予肯定和表扬，鼓励学生继续努力。
6.对于学生在作业中出现的团队合作问题，给予指导和建议，帮助学生提高团队协作能力。
作业反馈：
1.对学生的作业进行及时批改，检查学生的答题情况，了解学生对知识点的掌握程度。
2.对于学生的错误答案，及时指出错误所在，给出正确的答案和解释，帮助学生理解并改正错误。
3.对于学生的优秀作业，给予表扬和鼓励，以激发学生的学习积极性和自信心。
4.对于学生在作业中提出的问题，及时给予解答，帮助学生解决疑惑。
【重点资料】2019高中物理 第二章第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性分层训练 粤教版选修3-5
第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性[A级抓基础]1．下列各种波属于概率波的是( )A．声波B．无线电波C．光波D．水波解析：声波、水波是机械波，故A、D错误；电磁波是一种能量波，故B错；光具有波粒二象性，是一种概率波，故C正确．答案：C2．(多选)说明光具有粒子性的现象是( )A．光电效应B．光的反射C．光的衍射D．康普顿效应解析：光电效应说明光的能量是一份一份的，即说明光具有粒子性，故A正确；光的反射不能说明光的本性是波，也不能说明光的本性是粒子，故B错误；衍射是波特有的现象，光的衍射说明光具有波动性，故C错误；康普顿效应说明光子具有动量，证明了光具有粒子性，故D正确．答案：AD3．(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过狭缝的运动路线是直线D．光的波动性是大量光子运动的规律解析：个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性，如果时间足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样，A、D选项正确．单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射图样，B、C选项错．答案：AD4．(多选)下面有关光的本性理解正确的是( )A．在光的双缝干涉实验中，曝光时间越长，波动性越明显B．在光的双缝干涉实验中，光子出现概率较大的区域呈现亮条纹，光子出现概率较低的区域呈现暗条纹C．爱因斯坦的光子说推翻了麦克斯韦的电磁说D ．光电效应和康普顿效应说明光具有波动性解析：光既具有波动性又具有粒子性，在光的双缝干涉实验中，曝光时间越长，波动性越明显，故A 正确；在光的双缝干涉实验中，光子出现概率较大的区域呈现亮条纹，光子出现概率较低的区域呈现暗条纹，故B 正确；爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质，是对电磁说的补充与完善，并没有推翻了麦克斯韦的电磁说，故C 错误；光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故D 错误．答案：AB5．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的叙述不符合科学规律或历史事实的是( )A ．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B ．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C ．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D ．光具有波粒二象性解析：牛顿的“微粒说”认为光是一群弹性粒子，与爱因斯坦的“光子说”本质不同，光的干涉实验显示了光的波动性，故A 错，B 、C 、D 对．答案：AB 级 提能力6．(多选)关于康普顿效应下列说法中正确的是( )A ．石墨对X 射线散射时，部分射线的波长变长B ．康普顿效应仅出现在石墨对X 射线的散射中C ．康普顿效应证明了光的粒子性D ．光子有动量解析：在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝h p，知波长增大，故A 正确；普顿效应不仅出现在石墨对X 射线的散射中，故B 错误；康普顿效应揭示了光具有粒子性，故C 正确；康普顿效应进一步表明光子具有动量，故D 正确．答案：ACD7．(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A ．一定落在中央亮纹处B ．一定落在亮纹处C ．可能落在暗纹处D ．落在中央亮纹处的可能性最大解析：根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上，当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确．答案：CD8．(多选)下列说法正确的是( )A．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长D．速度相等的电子和质子，电子的波长较长解析：根据光电效应方程E km＝hν－W0知，入射光的频率不变，则逸出的光电子最大初动能不变，故A正确；电子的衍射证实了物质波的假设是正确的，故B错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长，故C正确；速度相等的电子和质子，电子的动量小，根据动量公式p＝hλ可知，电子的波长较长，故D正确．答案：ACD9．粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光．那么在荧光屏上将看到( )A．只有两条亮纹B．有多条明暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹解析：由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动规律支配，对大量粒子运动到达屏上某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹．故选B.答案：B。
高中物理第二章波粒二象性第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性35粤教高二35物理
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2．光的波动性的含义：光的波动性是光子本身的一种属性， 它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现 的可能性大小(概率)可用波动规律描述． (1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质． (2)频率低，波长长的光，波动性特征显著． 3．光的波动性、粒子性是统一的 (1)光的粒子性并不否定光的波动性，光既具有波动性，又具有 粒子性，波动性、粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件 下的表现不同． (2)只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种表现．
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解析：选 BCD.牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱 因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然选 项 A 错误；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有 波动性，选项 B 正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以 及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等，认为光是一种 电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，选项 C 正确；光 具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，选项 D 正确．
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[解析] 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大 小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下 的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是 一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒．某现象说明光具有 波动性，是指波动理论能解释这一现象；某现象说明光具有粒 子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分说法和物理史实 与波粒二象性之间的关系．选项 C 正确、选项 A、B、D 错误． [答案] C
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高中物理第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性导学案粤教选修
第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1.了解康普顿效应及其解释.2.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.3.了解光是一种概率波．二、重点难点1.康普顿效应2.光的波粒二象性的理解三、问题导学1．在人类认识光的本性的历程中有哪两种代表性学说？2．哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具有粒子性？3．单个粒子运动具有什么特征？大量粒子运动遵循什么规律？四、自主学习（阅读课本P36-40页，《金版学案》P38-40知识点1、2、3）1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会____ __，这个现象后来称为___ ___．2．光电效应揭示出光的___ __性，每个光子携带的能量为ε＝hν，爱因斯坦进一步提出光子的动量应为p＝_ __，式中λ为光波的_ _．3．康普顿效应再次证明了爱因斯坦_ _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．4．光的__ __实验表明光是一种电磁波，具有波动性；__ __和___ __ _，则表明光在与物体相互作用时，是以一个个光子的形式出现的，具有粒子性．光既有波动性，又有粒子性，单独用波或粒子的解释都__ __完整地描述光的所有性质，人们就把这种性质称为_________．5．在光的双缝干涉实验中，每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点上．概率大的地方落下的光子__ __，形成亮纹；概率小的地方落下的光子__ _，形成暗纹．这种概率分布就好像波干涉时强度的分布，从这个意义上讲，有人把对光的描述说成是__ ___波．五、要点透析对光的波粒二象性的理解1．人类对光的本性认识发展史2.对光的波粒二象性的理解【预习自测】1．(单选)一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来入射时相比( )A．散射光子的能量减少B．光子的能量增加，频率也增大C．速度减小D．波长减小2．(单选)下列实验中，能证实光具有粒子性的是( )A．光电效应实验B．光的双缝干涉实验C．光的圆孔衍射实验D．泊松亮斑实验第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性【巩固拓展】课本作业P37讨论交流1、2；课本作业P40练习21．(双选)在下列现象中说明光具有波动性的是( )A．光的直线传播 B．光的衍射C．光的干涉D．光电效应2．在双缝干涉实验中，若在光屏处放上感光片，并使光子流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，感光片上出现_ _；如果曝光时间足够长，感光片上出现__ ____．第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性班级姓名学号评价●【课堂检测】一、对康普顿效应的理解1．(单选)科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中 ( )A．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′ B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′ D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′二、对光的波粒二象性的理解2．(单选)对光的认识，以下说法中错误的是 ( )A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性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；光表现出粒子性时，就不再具有波动性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得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显三、对光是概率波的理解3．双缝干涉实验中(如图甲所示)，在光屏处放置感光片，并设法减弱光的强度，使光子只能是一个一个地通过狭缝．曝光时间短时，可看到感光片上出现一些无规则分布的亮点，如图乙所示．曝光时间足够长，有大量光子通过狭缝，感光片上出现了规则的干涉条纹，如图丁所示．如何解释曝光时间较短时的亮点和曝光时间较长时的干涉图样呢？●【互动研讨】1．康普顿效应不仅有力地验证了光子理论，而且证实了微观领域的现象也严格遵循能量守恒和___守恒．康普顿效应揭示出光具有__ _的一面．2. 光子的能量ε＝h ν和动量p ＝h λ，生动说明了光具有波粒二象性．普朗克常量h 把描述粒子性的_______ _和__ __，与描述波动性的__ ____、_ _ _ ____紧密联系在一起．3．大量粒子运动的统计规律：光在传播过程中，光子在空间出现的__ __可以通过波动规律确定，所以光波是一种 波．第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性班级 姓名 学号 评价【当堂训练】1．(单选)在康普顿效应实验中，X 射线光子的动量为hνc，一个静止的C 原子吸收了一个X 射线光子后将 ( )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿光子运动的相反方向运动D ．可能向任何方向运动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表现出粒子性3． (双选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ( )A ．一定落在中央亮纹处B ．可能落在其他亮纹处C ．不可能落在暗纹处D ．落在中央亮纹处的可能性最大学习心得：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理第二章波粒二象性2.3康普顿效应及其解释2.4光的波粒二象性教学案粤教版选修
第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性[目标定位] 1.了解康普顿效应及其意义.2.知道光的波粒二象性并会分析有关现象.3.了解什么是概率波，知道光也是一种概率波．一、康普顿效应及其解释1．康普顿效应(1)用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象后来称为康普顿效应．(2)光子的能量为ε＝hν，光子的动量为p＝hλ.2．康普顿对散射光波长变化的解释(1)散射光波长的变化，是入射光子与物质中的电子发生碰撞的结果．(2)物质中电子的动能比入射光子的能量小很多，电子可以看做是静止的．(3)光子与电子作用过程中，总能量、总动量均守恒．(4)光子因与电子相碰，有一部分能量和动量给了电子，光子的能量和动量均减小了，这样，散射光的波长也就变长了．3．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，深入揭示了光的粒子性的一面．二、光的波粒二象性1．光的波粒二象性的本质(1)双缝干涉实验装置如图1所示．图1(2)实验要求：降低光源S的强度，直到入射光减弱到没有两个光子同时存在的程度．(3)实验结果：①短时间，感光片上呈现杂乱分布的亮点．②较长时间，感光片上呈现模糊的亮纹．③长时间，感光片上形成清晰的干涉图样．(4)实验结论：光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性．2．概率波(1)对干涉实验中明暗条纹的解释每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点，概率大的地方落下的光子多，形成亮纹；概率小的地方落下的光子少，形成暗纹．(2)光波是一种概率波，干涉条纹是光子在感光片上各点概率分布的反映．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、康普顿效应1．实验结果1918年～1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除有与入射线波长相同的射线外，还有波长比入射线波长更长的射线．人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应．2．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，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ε＝hν，而且还有动量．如图2所示．这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，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．图2【例1】康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，如图3给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰撞后光子可能沿方向____________运动，并且波长________(选填“不变”、“变短”或“变长”)．图3答案 1 变长解析根据动量守恒定律知，光子与静止电子碰撞前后动量守恒，相碰后合动量应沿2方向，所以碰后光子可能沿1方向运动，由于动量变小，故波长应变长．针对训练在康普顿效应中，光子与电子发生碰撞后，关于散射光子的波长，下列说法正确的是( )A．一定变长B．一定变短C．可能变长，也可能变短D．决定于电子的运动状态答案 A解析因为光子入射的能量很大，比电子的能量要大得多，碰撞时，动量和能量都守恒，碰后一定是电子的动能增加，光子的能量减少，所以散射光子的波长一定变长，选项A正确．二、对光的波粒二象性的理解A．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C．高频光是粒子，低频光是波D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著答案AD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，D正确；大量光子的效果往往表现出波动性，A正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C错误．借题发挥解答此类问题的关键是要理解以下知识要点：(1)光是一种波，同时也是一种粒子，也就是说光具有波粒二象性；(2)光的波动性在光的传播过程中体现出来，具有一定的波长和频率，能够发生干涉和衍射现象；(3)光的粒子性在它与物质的相互作用时体现出来，光子具有一定的能量(ε＝hν)和动量(p＝hλ)．三、对光是概率波的理解1．单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的．2．大量粒子运动的统计规律：光在传播过程中，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，所以光波是一种概率波．【例3】(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大答案CD解析根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处．当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确.对康普顿效应的理解1．关于康普顿效应，下列说法不正确的是( )A．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，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答案 A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．2．一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来入射时相比( ) A．散射光子的能量减少B．光子的能量增加，频率也增大C．速度减小D．波长减小答案 A解析由于光子既具有能量，也具有动量，因此在碰撞过程中遵循能量守恒定律，所以光子能量减少，频率减小，波长增大．对光的波粒二象性的理解3．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答案 C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；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．故选项C正确，A、B、D错误．4．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 答案 C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 、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．(时间：60分钟)题组一 康普顿效应1．白天的天空各处都是亮的，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 B ．速度变小 C ．光子能量变大 D ．波长变长答案 D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，所以光子的动量、能量减小，故C 错误；由λ＝hp、ε＝hν可知光子频率变小，波长变长，故A 错误、D 正确；由于光子速度是不变的，故B 错误．2．光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的是( )A ．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律B ．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程C ．两种效应都属于吸收光子的过程D ．光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞的过程 答案 D解析 光电效应吸收光子放出电子，其过程能量守恒，但动量不守恒，康普顿效应相当于光子与电子弹性碰撞的过程，并且遵守动量守恒定律和能量守恒定律，两种效应都说明光具有粒子性．故D 正确．3．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )A．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′答案 C解析能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界，也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律．光子与电子碰撞前光子的能量ε＝hν＝h cλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量ε′＝hν′＝h cλ′，由ε＞ε′可知λ＜λ′，选项C正确．题组二光的波粒二象性4．(多选)说明光具有粒子性的现象是( )A．光电效应B．光的干涉C．光的衍射D．康普顿效应答案AD5．(多选)关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是( )A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说B．光电效应现象说明了光的粒子性C．光波不同于机械波，它是一种概率波D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一答案BC解析爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A错；光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的，B对；光子在少量的情况下表现粒子性，大量的情况下表现波动性，所以C对；光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，D错．6．下列现象能说明光具有波粒二象性的是( )A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．光的反射和光电效应D．泊松亮斑和光电效应答案 D解析光的色散、光的反射可以从波动性和粒子性两方面分别予以理解，故A、C选项错误．光的干涉、衍射现象只说明光的波动性，B选项错误．泊松亮斑能说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故D选项正确．7．关于光的本性，下列说法正确的是( )A．波动性和粒子性是相互矛盾和对立的，因此光具有波粒二象性是不可能的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子具有波动性，个别光子具有粒子性D．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性答案 C解析由光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的．但是不同于宏观的机械波和宏观粒子，波动性和粒子性是光在不同情况下的表现，是同一客观事物的两个侧面．我们无法用一种学说去解释光的所有行为，只能认为光具有波粒二象性．实际上光是一种概率波，即少数光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性，综上所述选项C正确．8．(多选)关于光的性质，下列叙述中正确的是( )A．在其他同等条件下，光的频率越高，衍射现象越容易看到B．频率越高的光，粒子性越显著；频率越低的光，波动性越显著C．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D．如果让光子一个一个地通过狭缝时，它们将严格按照相同的轨道和方向做极有规则的匀速直线运动答案BC解析光具有波粒二象性，频率越高，粒子性越显著；少量光子表现出粒子性，但光子的波粒二象性是本身固有的．9．(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D．单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性答案AD10．(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间很短，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动显示光的波动性D．个别光子的运动显示光的粒子性，光只有波动性没有粒性答案AC解析光的波动性是统计规律的结果，对个别光子我们无法判断它落到哪个位置；对于大量光子遵循统计规律即大量光子的运动或曝光时间足够长，显示出光的波动性．11．(多选)关于光的波粒二象性，正确的说法是( )A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性答案ABD解析光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越明显，反之波动性越明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故选项A、B、D正确．12．(多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是( )A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性答案BCD解析牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，A错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．。
高中物理第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性导学案粤教选修
第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1.了解康普顿效应及其解释.2.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.3.了解光是一种概率波．二、重点难点1.康普顿效应2.光的波粒二象性的理解三、问题导学1．在人类认识光的本性的历程中有哪两种代表性学说？2．哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具有粒子性？3．单个粒子运动具有什么特征？大量粒子运动遵循什么规律？四、自主学习（阅读课本P36-40页，《金版学案》P38-40知识点1、2、3）1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会____ __，这个现象后来称为___ ___．2．光电效应揭示出光的___ __性，每个光子携带的能量为ε＝hν，爱因斯坦进一步提出光子的动量应为p＝_ __，式中λ为光波的_ _．3．康普顿效应再次证明了爱因斯坦_ _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．4．光的__ __实验表明光是一种电磁波，具有波动性；__ __和___ __ _，则表明光在与物体相互作用时，是以一个个光子的形式出现的，具有粒子性．光既有波动性，又有粒子性，单独用波或粒子的解释都__ __完整地描述光的所有性质，人们就把这种性质称为_________．5．在光的双缝干涉实验中，每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点上．概率大的地方落下的光子__ __，形成亮纹；概率小的地方落下的光子__ _，形成暗纹．这种概率分布就好像波干涉时强度的分布，从这个意义上讲，有人把对光的描述说成是__ ___波．五、要点透析对光的波粒二象性的理解1．人类对光的本性认识发展史2.对光的波粒二象性的理解【预习自测】1．(单选)一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来入射时相比( )A．散射光子的能量减少B．光子的能量增加，频率也增大C．速度减小D．波长减小2．(单选)下列实验中，能证实光具有粒子性的是( )A．光电效应实验B．光的双缝干涉实验C．光的圆孔衍射实验D．泊松亮斑实验第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性【巩固拓展】课本作业P37讨论交流1、2；课本作业P40练习21．(双选)在下列现象中说明光具有波动性的是( )A．光的直线传播 B．光的衍射C．光的干涉D．光电效应2．在双缝干涉实验中，若在光屏处放上感光片，并使光子流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，感光片上出现_ _；如果曝光时间足够长，感光片上出现__ ____．第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性班级姓名学号评价●【课堂检测】一、对康普顿效应的理解1．(单选)科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中 ( )A．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′ B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′ D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′二、对光的波粒二象性的理解2．(单选)对光的认识，以下说法中错误的是 ( )A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性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；光表现出粒子性时，就不再具有波动性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得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显三、对光是概率波的理解3．双缝干涉实验中(如图甲所示)，在光屏处放置感光片，并设法减弱光的强度，使光子只能是一个一个地通过狭缝．曝光时间短时，可看到感光片上出现一些无规则分布的亮点，如图乙所示．曝光时间足够长，有大量光子通过狭缝，感光片上出现了规则的干涉条纹，如图丁所示．如何解释曝光时间较短时的亮点和曝光时间较长时的干涉图样呢？●【互动研讨】1．康普顿效应不仅有力地验证了光子理论，而且证实了微观领域的现象也严格遵循能量守恒和___守恒．康普顿效应揭示出光具有__ _的一面．2. 光子的能量ε＝h ν和动量p ＝h λ，生动说明了光具有波粒二象性．普朗克常量h 把描述粒子性的_______ _和__ __，与描述波动性的__ ____、_ _ _ ____紧密联系在一起．3．大量粒子运动的统计规律：光在传播过程中，光子在空间出现的__ __可以通过波动规律确定，所以光波是一种 波．第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性班级 姓名 学号 评价【当堂训练】1．(单选)在康普顿效应实验中，X 射线光子的动量为hνc，一个静止的C 原子吸收了一个X 射线光子后将 ( )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿光子运动的相反方向运动D ．可能向任何方向运动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表现出粒子性3． (双选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ( )A ．一定落在中央亮纹处B ．可能落在其他亮纹处C ．不可能落在暗纹处D ．落在中央亮纹处的可能性最大学习心得：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2019-2020年高中物理 第2章 第3、4节 康普顿效应及其解释 光的波粒二象性学案 粤教版选修3-5
2019-2020年高中物理第2章第3、4节康普顿效应及其解释光的波粒二象性学案粤教版选修3-51．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象称为康普顿效应．2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率不变，因而散射光的波长与入射光的波长相等，不应该出现波长变长的散射光．3．光子不仅具有能量，其表达式为ε＝hν，还具有动量，其表达式为p＝hλ.4．光的干涉和衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性；光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，必须看成是一颗颗光子的形式出现的，具有粒子性．5．双缝干涉中每次穿过双缝的只有一个光子，它不可能跟其他光子产生干涉．但光的干涉还是发生了．可见，波动性是每一个光子的属性．光既有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子都无法完整地描述光的所有性质．6．光既有波动性，又有粒子性，我们把光的这种性质叫做光的波粒二象性．7．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．基础达标1．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是(A)A．牛顿的“ 微粒说” 与爱因斯坦的“ 光子说” 本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性解析：牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．2．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” )．解析：根据动量守恒定律知，光子与静止电子碰撞前后动量守恒，相碰后合动量应沿2方向，所以碰后光子可能沿1方向运动，由于动量变小，故波长应变长．答案：1 变长3．(多选)下列有关光的说法正确的是(BD )A ．光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子B ．大量光子易表现出波动性，少量光子易表现粒子性C ．光有时是波，有时是粒子D ．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量 4．下列实验中，能证实光具有粒子性的是(A ) A ．光电效应实验 B ．光的双缝干涉实验 C ．光的圆孔衍射实验 D ．泊松亮斑实验解析：光电效应证明光具有粒子性，A 正确．光的干涉和衍射可证明光具有波动性．B 、C 、D 错误．5．下列现象能说明光具有波粒二象性的是(D ) A ．光的色散和光的干涉 B ．光的干涉和光的衍射 C ．光的反射和光电效应 D ．泊松亮斑和光电效应解析：光的色散、光的反射可以从波动性和粒子性两方面分别予以理解，故A 、C 选项错误．光的干涉、衍射现象只说明光的波动性，B 选项错误．泊松亮斑能说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故D 选项正确．能力提升6．下列关于光的波粒二象性的理解，正确的是(D )A ．大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性B ．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C ．高频光是粒子，低频光是波D ．波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著 解析：光的波粒二象性是光的属性，不论其频率的高低还是光在传播或者是与物质相互作用，光都具有波粒二象性，大量光子的行为易呈现出波动性，个别光子的行为易表现出粒子性，光的频率越高，粒子性越强，光的频率越低，波动性越强，故A 、B 、C 错误，D 正确．7．(多选)下列各种波是概率波的是(CD ) A ．声波 B ．无线电波 C ．光波 D ．物质波解析：声波是机械波，A 错．电磁波是一种能量波，B 错．由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析可以得知光波和物质波均为概率波，故C 、D 正确．8．根据爱因斯坦的“光子说”可知(B ) A ．“光子说”的本质就是牛顿的“微粒说” B ．光的波长越长，光子的能量越小 C ．一束单色光的能量可以连续变化 D ．只有光子数很多时，光才具有粒子性解析：爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份的，是不连续的，它并不否定光的波动性，而牛顿的“微粒说”与波动说是对立的，因此A 错误．在爱因斯坦的“光子说”中光子的能量ε＝h ν＝hcλ；可知波长越长，光子的能量越小，因此B 正确．某一单色光，波长恒定，光子的能量也是恒定的，因此C 错误．大量光子表现为波动性，而少数光子才表现为粒子性，因此D 错误．9．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b 处，则b 处是(A )A ．亮纹B ．暗纹C ．既有可能是亮纹也有可能是暗纹D ．以上各种情况均有可能解析：由光子按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b 点，故b 处一定是亮纹，选项A 正确．10．在康普顿效应实验中，X 射线光子的动量为h νc，一个静止的C 原子吸收了一个X 射线光子后将(B )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿光子运动的相反方向运动D ．可能向任何方向运动解析：由动量守恒定律知，吸收了X 射线光子的原子与光子原来运动方向相同，故正确选项为B.2019-2020年高中物理 第2章 第3节 欧姆定律教案 新人教版选修3-1三维目标 知识与技能1．理解电阻的概念，明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定； 2．理解欧姆定律，并能用来解决有关电路的问题；3．知道导体的伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件。
高中物理第二章波粒二象性第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性35粤教高二35物理
2．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＝hν，而且还有动量．如图所示．这个光子与 静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，光 子能量由 hν 减小为 hν′，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．
12/12/2021
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．光电效应应用于电子吸收光子 的问题；而康普顿效应讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收 的问题．
12/12/2021
(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．康普顿效应现象说明光具有波动性 B．康普顿效应现象说明光具有粒子性 C．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加 D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少
12/12/2021
2．光的波动性的含义：光的波动性是光子本身的一种属性， 它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现 的可能性大小(概率)可用波动规律描述． (1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质． (2)频率低，波长长的光，波动性特征显著． 3．光的波动性、粒子性是统一的 (1)光的粒子性并不否定光的波动性，光既具有波动性，又具有 粒子性，波动性、粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件 下的表现不同． (2)只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种表现．
12/12/2021
2020粤教版高中物理选修(3-5)第2章《波粒二象性》第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性
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．
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．
栏 目
链
如果按照经典电磁理论，入射波引起物质中电子的振动， 接
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．
例1 求波长为0.35 nm的X射线光子的能量和动量大 小．(已知h＝6.63×10－34 J·s)
解析：波长为 0.35 nm 的 X 射线光子的能量为
栏
ε＝hν＝hλc＝6.63×0.1305－×341×0－39×108 J＝5.68×10－16 J1
的所有性质．
6．光既有__波__动____性，又有___粒__子___性，我们把光的 这种性质叫做光的___波__粒__二_．象性
7．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
栏 目
波是一种概率波．
链 接
2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率__不__变__，因而
栏
散
射
光
的
波
长
与
入
射
光
的
波
长
__相__等____
，不
应该
出现
波长
目 链
接
___变__长___的散射光．
3．光子不仅具有能量，其表达式为ε_＝__h_ν____，还具有
2020-2021学年高中物理粤教版选修3-5 第二章波粒二象性第三节康普顿效应及其解释教学案
第三节康普顿效应及其解释1．用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象称为康普顿效应。
2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率不变，因而散射光的波长与入射光的波长相等，不应该出现波长变长的散射光。
3．光子不仅具有能量，其表达式为ε＝hν，还具有动量，其表达式为p＝错误!。
4．一个光子与静止的电子(电子的速度相对光速而言可以忽略不计)发生弹性碰撞，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，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。
5．X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律。
对康普顿效应的理解1.康普顿效应现象用X射线照射物体时，散射出来的X射线的波长会变长的现象称为康普顿效应。
2．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，引起受迫振动,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.3．康普顿效应的光子理论解释X射线为一些ε＝hν的光子，与自由电子发生完全弹性碰撞，电子获得一部分能量，散射的光子能量减少，频率减小，波长变长.（1)光的散射是光在介质中与物质微粒的相互作用，使光的传播方向发生改变的现象。
（2）散射光中也有与入射光有相同波长的射线，这是由于光子与原子碰撞,原子质量很大，光子碰撞后，能量不变，故散射光频率不变。
科学研究证明,光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。
假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中（）A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒,动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ〈λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′解析：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界.光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律。
光子与电子碰撞前光子的能量ε＝hν＝h错误!，当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子，光子的能量ε′＝hν′＝h错误!，由ε>ε′，可知λ〈λ′，选项C正确。
2019学年物理(粤教版)选修3-5课件：第二章第三四节光的波粒二象性
拓展一
康普顿效应及其解释
1．光子与电子碰撞过程满足什么规律？ 提示：碰撞过程中满足动量守恒和能量守恒．
2．碰撞后电子和光子的能量将发生怎样的改变？ 提示：电子由静止变为运动，能量增加，根据能量守 恒，光子的能量减小．
3．光子和电子碰撞后，有没有可能出现光子的频率 不变的情况？ 提示： 有可能． 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，频率不 变．
Hale Waihona Puke 知识点一 提炼知识 康普顿效应．
康普顿效应
(1)早在 1920 年以前，人们就已经发现，用 X 射线照 射物体时，一部分散发出来的 X 射线的波长会变长，这 个现象称为康普顿效应． 按照光的电磁理论， 光波波长在 散射前后应该不变，光的电磁理论再次遇到了困难．
小试身手 1．X 射线散射后波长会改变，是由于 X 射线光子和 物质中电子________的结果． 解析：当 X 射线光子和物质中的电子碰撞时，电子 获得了一定的动量，根据动量守恒，光子的动量减小，由 h p＝ λ 可知波长变长．
答案：发生碰撞
知识点二 提炼知识
(2)康普顿效应揭示了光具有粒子性．爱因斯坦进一 h p＝ ．式中 λ 为光波的波长． 步提出光子的动量为：______ λ (3)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．
判断正误 (1)康普顿效应进一步证实了光的波动性．(×) (2)光电效应和康普顿效应都体现了光的粒子性． (√)
【典例 1】 求波长为 0.35 nm 的 X 射线光子的能量 和动量大小(h＝6.63×10－34 J· s)． 解析：波长为 0.35 nm 的 X 射线光子的能量为 hc ε＝hν＝ λ ＝ 6.63×10－34×3×108 0.35×10－9 J＝5.68×10－16 J.
广东省惠州市高中物理 第二章 波粒二象性 第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性导学案(
第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性班级 姓名 学号 评价 【自主学习】 一、学习目标1.了解康普顿效应及其解释.2.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.3.了解光是一种概率波． 二、重点难点1.康普顿效应2.光的波粒二象性的理解 三、问题导学1．在人类认识光的本性的历程中有哪两种代表性学说？2．哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具有粒子性？3．单个粒子运动具有什么特征？大量粒子运动遵循什么规律？ 四、自主学习（阅读课本P36-40页，《金版学案》P38-40知识点1、2、3）1．用X 射线照射物体时，一部分散射出来的X 射线的波长会____ __，这个现象后来称为___ ___．2．光电效应揭示出光的___ __性，每个光子携带的能量为ε＝h ν，爱因斯坦进一步提出光子的动量应为p ＝_ __，式中λ为光波的_ _．3．康普顿效应再次证明了爱因斯坦_ _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．4．光的__ __实验表明光是一种电磁波，具有波动性；__ __和___ __ _，则表明光在与物体相互作用时，是以一个个光子的形式出现的，具有粒子性．光既有波动性，又有粒子性，单独用波或粒子的解释都__ __完整地描述光的所有性质，人们就把这种性质称为__ _______．5．在光的双缝干涉实验中，每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点上．概率大的地方落下的光子__ __，形成亮纹；概率小的地方落下的光子__ _，形成暗纹．这种概率分布就好像波干涉时强度的分布，从这个意义上讲，有人把对光的描述说成是__ ___波． 五、要点透析对光的波粒二象性的理解 1．人类对光的本性认识发展史2.对光的波粒二象性的理解【预习自测】1．(单选)一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来入射时相比( ) A．散射光子的能量减少B．光子的能量增加，频率也增大C．速度减小D．波长减小2．(单选)下列实验中，能证实光具有粒子性的是( )A．光电效应实验B．光的双缝干涉实验C．光的圆孔衍射实验D．泊松亮斑实验第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性【巩固拓展】课本作业P37讨论交流1、2；课本作业P40练习21．(双选)在下列现象中说明光具有波动性的是( )A．光的直线传播 B．光的衍射C．光的干涉D．光电效应2．在双缝干涉实验中，若在光屏处放上感光片，并使光子流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，感光片上出现_ _；如果曝光时间足够长，感光片上出现__ ____．第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性班级姓名学号评价【课堂检测】一、对康普顿效应的理解1．(单选)科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中 ( ) A．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′ B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′ D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′二、对光的波粒二象性的理解2．(单选)对光的认识，以下说法中错误的是 ( )A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性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；光表现出粒子性时，就不再具有波动性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得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显三、对光是概率波的理解3．双缝干涉实验中(如图甲所示)，在光屏处放置感光片，并设法减弱光的强度，使光子只能是一个一个地通过狭缝．曝光时间短时，可看到感光片上出现一些无规则分布的亮点，如图乙所示．曝光时间足够长，有大量光子通过狭缝，感光片上出现了规则的干涉条纹，如图丁所示．如何解释曝光时间较短时的亮点和曝光时间较长时的干涉图样呢？● 【互动研讨】1．康普顿效应不仅有力地验证了光子理论，而且证实了微观领域的现象也严格遵循能量守恒和 ___守恒．康普顿效应揭示出光具有__ _的一面．2. 光子的能量ε＝h ν和动量p ＝hλ，生动说明了光具有波粒二象性．普朗克常量h 把描述粒子性的_______ _和__ __，与描述波动性的__ ____、_ _ _ ____紧密联系在一起． 3．大量粒子运动的统计规律：光在传播过程中，光子在空间出现的__ __可以通过波动规律确定，所以光波是一种 波．第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性班级 姓名 学号 评价 ● 【当堂训练】1．(单选)在康普顿效应实验中，X 射线光子的动量为h νc，一个静止的C 原子吸收了一个X 射线光子后将 ( )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿光子运动的相反方向运动D ．可能向任何方向运动 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表现出粒子性3． (双选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ( )A．一定落在中央亮纹处 B．可能落在其他亮纹处C．不可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大学习心得：。
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2019-2020学年高中物理第二章波粒二象性2.3康普顿效应及其解释
教案粤教版选修3
三点剖析
对康普顿效应的理解
（1）经典解释（电磁波的解释）
单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时，引起受迫振动，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！ （2）光子理论解释
X 射线为一些E=h ν的光子，与自由电子发生完全弹性碰撞，电子获得一部分能量，散射的光子能量减小，频率减小，波长变长.
这个过程设动量守恒与能量守恒仍成立，则由电子：p=m 0v;E=
202
1
v m (设电子开始静止，势能忽略)；光子：p=h/λ;E=h ν=h·
λ
c
，由以上几式得：λ-λ0=
2
sin 220θ-c m h . 其中（h/m 0c ）=2.34×10-12
m 称为康普顿波长.
如图
2-3-2
图2-3-2
各个击破
【例题】 在康普顿散射中，入射光子波长为0.03
A ，反冲电子的速度为0.6c,求散射光子的波长及散射角.
解析：反冲电子的能量增量为ΔE=mc 2
-m 0c 2
=
2
206.01-c m -m 0c 2=0.25 m 0c 2
由能量守恒定律，电子增加的能量等于光子损失的能量，故有λ
λhc
hc
-
=0.25m 0c 2
散
射
光
子
波
长
λ==
-00025.0λλc m h h 10
8313410
3410030.0103101.925.01063.610030.01063.6-----⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯ =4.3×10-12
m=0.043
A
由康普顿散射公式，Δλ=λ-λ0=
2
sin 220ϕ
c m h =2×0.024 3sin 22ϕ
可得sin
2
0243
.02030
.0043.02
⨯-=
ϕ
=0.267 5，
散射角为φ=62°17′. 答案：0.043
A 62°17′
类题演练
证明康普顿散射实验中，波长为λ0的一个光子与质量为m 0的静止电子碰撞后，电子的反冲角θ与光子散射角φ之间的关系为tan θ=100)]2
tan()1[(-+
ϕ
λc m h . 解析：将动量守恒式写成分量形式mvsin φ-)(λ
h
sin φ=0
① mvcos θ+)
(λ
h
cos φ=
λh
② 及康
普
顿
效
应
结
论
：
λ-λ0=
2
sin 220ϕ
c m h ③
由①②得 tan θ=
ϕλϕ
cos )(sin 0
-
上式分子为 sin φ=2sin )2
1cos()2
1(ϕϕ 分母为 ϕλλλλϕλλ
cos )(cos )(
000--+=- 将③代入 0λλ-cos φ=2sin 20
0)2(λϕc m h +·2sin 2)2(ϕ=2sin 2)1(20
0λϕc m h +
所以tan θ=100)]2
tan()1[(-+
ϕ
λc m h .。