《光的波粒二象性》课件1
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例2 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．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短， 其粒子性越显著
栏 目 链 接
D．γ射线具有显著的粒子性，不具有波动性
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，有的情况下粒子性显著，光的波长越长，越容 易观察到其显示波动特性，因此 A 、 D 错，而 C 正确，光子
栏 目 链 接
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
栏 目 链 接
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．
栏 目 链 接
3 ．光子不仅具有能量，其表达式为 ，还具有 ε________ ＝hν
动量 h ________，其表达式为 p＝ λ .
电磁波，具 4．光的干涉和衍射实验表明，光是一种______
有 ________ 波动性 ；光电效应和康普顿效应则表明，光在与物
光子 体________ 的形式出现 相互作用 时，必须看成是一颗颗 ________ 粒子性 ． 的，具有________ 5．双缝干涉中每次穿过双缝的只有一个光子，它不 干涉 可能跟其他光子产生 ________ ．但光的 ________ 还是发 干涉 属性 ．光既有 生了．可见，波动性是每一个光子的 ________ 粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子都无法完整地
栏 目 链 接
波长为 0.35 nm 的 X 射线光子的动量为
－34 6.63 × 10 h p＝ λ ＝ m/s＝1.89×10－24 kg· m/s. －9 kg· 0.35×10
答案：5.68×10－16 J 1.89×10－24 kg· m/s
►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，
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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
知识点2 对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． 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
称光波是一种概率波．
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知识点1
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 h 应为 p＝ λ .康普顿借助爱因斯坦的光子假说解析了散射光的波 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
栏 目 链 接
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 接
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
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描述光的所有性质．
波动 粒子 6．光既有 ________ 性，又有 ________ 性，我们把光
波粒二象性 的这种性质叫做光的________ ．
概率 7 ．干涉条纹是光子在感光片上各点的 ________ 分布
概率 波的强度 的反映．这种________ 分布就好像 ____________ 的分布，
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在经典物理学的观念中，人们形成了一种观念，物 质要么具有粒子性，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
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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
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我们一起去探索经典的粒子和经典的波吧！
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1．用 X 射线照射物体时，一部分散射出来的 X 射线的
变长 波长会________ ，这个现象称为康普顿效应． 不变 ，因而 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率 ______ 相等 ，不应该出现波长 散射光的波长与入射光的波长 ________ 变长 的散射光． ________
下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”)．
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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，可见碰后光子的方向可能沿 1方向，不可能沿2或3
第二章 波粒二象性
第三节 康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
第四节
栏 目 链 接
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．
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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．
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
－34 6.63 × 10 ×3×108 hc ε＝hν＝ λ ＝ J＝5.68×10－16 J1 －9 0.35×10
例2 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．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短， 其粒子性越显著
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D．γ射线具有显著的粒子性，不具有波动性
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，有的情况下粒子性显著，光的波长越长，越容 易观察到其显示波动特性，因此 A 、 D 错，而 C 正确，光子
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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
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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．
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3 ．光子不仅具有能量，其表达式为 ，还具有 ε________ ＝hν
动量 h ________，其表达式为 p＝ λ .
电磁波，具 4．光的干涉和衍射实验表明，光是一种______
有 ________ 波动性 ；光电效应和康普顿效应则表明，光在与物
光子 体________ 的形式出现 相互作用 时，必须看成是一颗颗 ________ 粒子性 ． 的，具有________ 5．双缝干涉中每次穿过双缝的只有一个光子，它不 干涉 可能跟其他光子产生 ________ ．但光的 ________ 还是发 干涉 属性 ．光既有 生了．可见，波动性是每一个光子的 ________ 粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子都无法完整地
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波长为 0.35 nm 的 X 射线光子的动量为
－34 6.63 × 10 h p＝ λ ＝ m/s＝1.89×10－24 kg· m/s. －9 kg· 0.35×10
答案：5.68×10－16 J 1.89×10－24 kg· m/s
►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，
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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
知识点2 对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． 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
称光波是一种概率波．
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知识点1
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 h 应为 p＝ λ .康普顿借助爱因斯坦的光子假说解析了散射光的波 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
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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．
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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
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描述光的所有性质．
波动 粒子 6．光既有 ________ 性，又有 ________ 性，我们把光
波粒二象性 的这种性质叫做光的________ ．
概率 7 ．干涉条纹是光子在感光片上各点的 ________ 分布
概率 波的强度 的反映．这种________ 分布就好像 ____________ 的分布，
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在经典物理学的观念中，人们形成了一种观念，物 质要么具有粒子性，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
栏 目 链 接
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
栏 目 链 接
我们一起去探索经典的粒子和经典的波吧！
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1．用 X 射线照射物体时，一部分散射出来的 X 射线的
变长 波长会________ ，这个现象称为康普顿效应． 不变 ，因而 2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率 ______ 相等 ，不应该出现波长 散射光的波长与入射光的波长 ________ 变长 的散射光． ________
下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”)．
栏 目 链 接
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，可见碰后光子的方向可能沿 1方向，不可能沿2或3
第二章 波粒二象性
第三节 康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
第四节
栏 目 链 接
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．
栏 目 链 接
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．
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
－34 6.63 × 10 ×3×108 hc ε＝hν＝ λ ＝ J＝5.68×10－16 J1 －9 0.35×10