高三物理光的波粒二象性复习PPT优秀课件
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1.一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
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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. 答案 A
去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性
解析 19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉、 衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释.但到了19世纪 末又发现了光的新现象——光电效应，这种现象波动说不能 解释，证实光具有粒子性.因此，光既具有波动性，又具有粒 子性，但不同于宏观的机械波和质点.波动性和粒子性是光在 不同的情况下的不同表现，是同一客观事物的两个不同侧面、 不同属性，我们无法用其中一种去说明光的一切行为，只能 认为光具有波粒二象性.故选项D正确. 答案 D
答案 底片上的亮点表明，光表现出粒子性，也看到 光子的运动与宏观现象中质点的运动不同，没有一定 的轨道.丙和丁图样说明，光的波动性是大量光子表现 出来的现象，在干涉条纹中，那些光波强的地方是光 子到达机会多的地方或是到达几率大的地方，光波弱 的地方是光子到达机会少的地方.光子在空间出现的概 率可以通过波动的规律确定，所以光是一种概率波.
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2.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 光的双缝干涉、圆孔衍射、泊松亮斑实验都说 明光具有波动性.
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3.下列现象中说明光具有波动性的是( BC )
一、对康普顿效应的理论，而且也证实 了微观领域的现象，也严格遵循能量守恒和动量守恒定 律.康普顿效应深刻揭示出光具有 粒子性的一面.
例1 康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量. 图1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 ______(填“不变”“变短”或“变长”).
二、对光的波粒二象性的理解
问题设计
联系回顾光的波动理论的发展过程，结合现学知识说 明：哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具 有粒子性？人们对光的本性的认识发展史经过哪几个 阶段？ 答案 光电效应和康普顿效应说明光具有波动性.光的 干涉和衍射现象说明光具有粒子性.
对光的本性的认识发展史
学说 微粒 名称 说
波动说
电磁说
光子说
波粒 二 象性
托马
代表
斯·杨 麦克斯 爱因斯
牛顿
公认
人物
和菲涅 韦
坦
能在真空
光既有
实 光的直
中传播，
光的
验 线传播、 是横波，
干涉、
依 光的反
光速等于
衍射
据射
电磁波波
光电效 应、康 普顿效 应
波 动现象， 又有粒 子
速
特征
光是由 光是一
内 光是一 光是
一种
要点提炼
1.对光的波粒二象性的理解
第四章
波粒二象性
4.3 光的波粒二象性
1.了学解习康目普标顿定效应位及其意义，了解光子理论对康普顿
效应的解释. 2.知道光的波粒二象性，知道波和粒子的对立统一的 关系. 3.了解什么是概率波，知道光也是一种概率波.
学习探究区
一、对康普顿效应的理解 二、对光的波粒二象性的理解 三、对光是概率波的理解
光的
光电效应 实验依据 康普顿效应
波粒
二象 粒子性
个别光子表现出粒子性
性
表现 相互作用时表现出粒子性
高频光粒子性显著
光的 波粒 二象 性
波动性
干涉 实验依据 衍射
大量光子表现出波动性 表现 光在传播时表现出波动性
低频光波动性显著
2.光子的能量E＝hν和动量p＝
h 普朗克常量h把描述粒子性的能λ量E和
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. 答案 CD
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课堂要点小结
波动性证明干衍涉射 光的波粒二象性 粒子性证明光康电普效顿应效应
对立统一εp＝＝hhλν 光是一种概率波
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三、对光是概率波的理解
问题设计
双缝干涉实验中(如图2甲所示)，在光屏处放置照相底 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.
图2
如图乙所示，曝光时间短时，可看到底片上出现一些 不规则分布的亮点，如图丙所示，延长曝光时间底片 上出现的亮点更多了.曝光时间足够长，有大量光子通 过狭缝，底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？
动量p
，与描述波
动性的 频率ν 、 波长λ 紧密地联系在一起，生动地说明
光具有波粒二象性.
例2 有关光的本性，下列说法正确的是( ) A.光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的 B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C.大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性 D.由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种
图1
解析 因光子与电子的碰撞过程动量守恒，所以碰撞 后光子和电子的总动量的方向与光子碰撞前动量的方 向一致，可见碰撞后光子运动的方向可能沿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，光子的能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再 根据c＝λν知，波长变长. 答案 1 变长
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要点提炼
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，所以光是一 种 概率波.
例3 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
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1.一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
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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. 答案 A
去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性
解析 19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉、 衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释.但到了19世纪 末又发现了光的新现象——光电效应，这种现象波动说不能 解释，证实光具有粒子性.因此，光既具有波动性，又具有粒 子性，但不同于宏观的机械波和质点.波动性和粒子性是光在 不同的情况下的不同表现，是同一客观事物的两个不同侧面、 不同属性，我们无法用其中一种去说明光的一切行为，只能 认为光具有波粒二象性.故选项D正确. 答案 D
答案 底片上的亮点表明，光表现出粒子性，也看到 光子的运动与宏观现象中质点的运动不同，没有一定 的轨道.丙和丁图样说明，光的波动性是大量光子表现 出来的现象，在干涉条纹中，那些光波强的地方是光 子到达机会多的地方或是到达几率大的地方，光波弱 的地方是光子到达机会少的地方.光子在空间出现的概 率可以通过波动的规律确定，所以光是一种概率波.
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2.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 光的双缝干涉、圆孔衍射、泊松亮斑实验都说 明光具有波动性.
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3.下列现象中说明光具有波动性的是( BC )
一、对康普顿效应的理论，而且也证实 了微观领域的现象，也严格遵循能量守恒和动量守恒定 律.康普顿效应深刻揭示出光具有 粒子性的一面.
例1 康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量. 图1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 ______(填“不变”“变短”或“变长”).
二、对光的波粒二象性的理解
问题设计
联系回顾光的波动理论的发展过程，结合现学知识说 明：哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具 有粒子性？人们对光的本性的认识发展史经过哪几个 阶段？ 答案 光电效应和康普顿效应说明光具有波动性.光的 干涉和衍射现象说明光具有粒子性.
对光的本性的认识发展史
学说 微粒 名称 说
波动说
电磁说
光子说
波粒 二 象性
托马
代表
斯·杨 麦克斯 爱因斯
牛顿
公认
人物
和菲涅 韦
坦
能在真空
光既有
实 光的直
中传播，
光的
验 线传播、 是横波，
干涉、
依 光的反
光速等于
衍射
据射
电磁波波
光电效 应、康 普顿效 应
波 动现象， 又有粒 子
速
特征
光是由 光是一
内 光是一 光是
一种
要点提炼
1.对光的波粒二象性的理解
第四章
波粒二象性
4.3 光的波粒二象性
1.了学解习康目普标顿定效应位及其意义，了解光子理论对康普顿
效应的解释. 2.知道光的波粒二象性，知道波和粒子的对立统一的 关系. 3.了解什么是概率波，知道光也是一种概率波.
学习探究区
一、对康普顿效应的理解 二、对光的波粒二象性的理解 三、对光是概率波的理解
光的
光电效应 实验依据 康普顿效应
波粒
二象 粒子性
个别光子表现出粒子性
性
表现 相互作用时表现出粒子性
高频光粒子性显著
光的 波粒 二象 性
波动性
干涉 实验依据 衍射
大量光子表现出波动性 表现 光在传播时表现出波动性
低频光波动性显著
2.光子的能量E＝hν和动量p＝
h 普朗克常量h把描述粒子性的能λ量E和
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. 答案 CD
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课堂要点小结
波动性证明干衍涉射 光的波粒二象性 粒子性证明光康电普效顿应效应
对立统一εp＝＝hhλν 光是一种概率波
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三、对光是概率波的理解
问题设计
双缝干涉实验中(如图2甲所示)，在光屏处放置照相底 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.
图2
如图乙所示，曝光时间短时，可看到底片上出现一些 不规则分布的亮点，如图丙所示，延长曝光时间底片 上出现的亮点更多了.曝光时间足够长，有大量光子通 过狭缝，底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？
动量p
，与描述波
动性的 频率ν 、 波长λ 紧密地联系在一起，生动地说明
光具有波粒二象性.
例2 有关光的本性，下列说法正确的是( ) A.光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的 B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C.大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性 D.由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种
图1
解析 因光子与电子的碰撞过程动量守恒，所以碰撞 后光子和电子的总动量的方向与光子碰撞前动量的方 向一致，可见碰撞后光子运动的方向可能沿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，光子的能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再 根据c＝λν知，波长变长. 答案 1 变长
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要点提炼
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，所以光是一 种 概率波.
例3 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