《20222023高中物理第2章第34节康普顿效应及其解释光的波粒二象性课件粤教版选修35》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20222023高中物理第2章第34节康普顿效应及其解释光的波粒二象性课件粤教版选修35（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节康普顿效应及其解释第三节康普顿效应及其解释 第四节光的波粒二象性第四节光的波粒二象性第二章波粒二象性第二章波粒二象性 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接学学 习习目目 标标1了解康普顿效应及其解释了解康普顿效应及其解释2知道光的波粒二象性及其本质知道光的波粒二象性及其本质3知道概率波知道概率波 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接康普顿效应及其解释康普顿效应及其解释康普顿效应这一实验有什么物理意义？康普顿效应这一实验有什么物理意义？提提示示：康康普普顿顿效效应应这这一一实实验验证证明明了了爱爱因因斯斯坦坦光光子子假假说说的的正确性正确性用用光光照照射射物物体
2、体时时，散散发发出出来来的的光光的的波波长长会会变变长长，这这种种现现象象后来称为康普顿效应后来称为康普顿效应 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接光光电电效效应应揭揭示示出出光光的的粒粒子子性性，爱爱因因斯斯坦坦进进一一步步提提出出光光子子的的动动量量应应为为p .康康普普顿顿借借助助爱爱因因斯斯坦坦的的光光子子假假说说解解析析了了散散射射光光的的波波长长改改变变的的现现象象康康普普顿顿认认为为光光子子不不仅仅有有能能量量，也也像像其其他他粒粒子子一一样样有有动动量量，用用X射射线线照照射射物物体体时时，X射射线线中中的的光光子子与与物物体体中中的的电电子子相相碰碰，碰碰撞撞中
3、中动动量量守守恒恒、能能量量守守恒恒电电子子碰碰前前可可认认为为是是静静止止的的，碰碰后后获获得得了了一一定定的的动动量量和和能能量量，碰后光子的动量、能量减少，散射光的波长变长碰后光子的动量、能量减少，散射光的波长变长康康普普顿顿效效应应再再次次证证明明了了爱爱因因斯斯坦坦光光子子假假说说的的正正确确性性它它不不仅证明了光子具有能量，同时还证明了光子具有动量仅证明了光子具有能量，同时还证明了光子具有动量 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接如如果果按按照照经经典典电电磁磁理理论论，入入射射波波引引起起物物质质中中电电子子的的振振动动，这这种种振振动动频频率率必必然然与与入入射射
4、波波的的频频率率相相同同，从从而而引引起起的的散散射射波波也也应应该该与与入入射射波波的的频频率率相相同同，而而散散射射前前后后的的介介质质相相同同，所所以以散散射射前前后后波波长长也也就就不不变变因因此此康康普普顿顿效效应应说说明明了了光光具具有有粒粒子子性性 白白天天的的天天空空各各处处都都是是亮亮的的，是是大大气气分分子子对对太太阳阳光光散散射射的的结结果果美美国国物物理理学学家家康康普普顿顿由由于于在在这这方方面面的的研研究究而而荣荣获获了了1927年年的的诺诺贝贝尔尔物物理理学学奖奖假假设设一一个个运运动动的的光光子子和和一一个个静静止止的的自自由由电电子子碰碰撞撞以以后后，电电子子
5、向向某某一一个个方方向向运运动动，光光子子沿沿另另一一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比() 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接A频率变大频率变大B速度变小速度变小C光子能量变大光子能量变大 D波长变长波长变长解解析析：光光子子与与自自由由电电子子碰碰撞撞时时，遵遵守守动动量量守守恒恒和和能能量量守守恒恒，自自由由电电子子碰碰撞撞前前静静止止，碰碰撞撞后后动动量量、能能量量均均增增加加，所所以以光光子子的的动动量量、能能量量减减小小，故故C错错误误；由由 、h可可知知光光子子频频率率变变小小，波波长长变变长长，故故A错错误误
6、、D正正确确；由由于于光光子子速速度度是是不不变变的的，故故B错误错误答案：答案：D 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接 课堂训练课堂训练1在在康康普普顿顿效效应应中中，光光子子与与电电子子发发生生碰碰撞撞后后，关关于于散散射射光光子子的波长的波长，下列说法正确的是下列说法正确的是(A)A一定变长一定变长B一定变短一定变短C可能变长可能变长，也可能变短也可能变短D决定于电子的运动状态决定于电子的运动状态解解析析：因因为为光光子子入入射射的的能能量量很很大大，比比电电子子的的能能量量要要大大得得多多，碰碰撞撞时时，动动量量和和能能量量都都守守恒恒，碰碰后后一一定定是是电电子子的的
7、动动能能增增加加，光光子子的的能能量量减减少少，所所以以散散射射光光子子的的波波长长一一定定变变长长，选选项项A正正确确对光的波粒二象性的认识与理解对光的波粒二象性的认识与理解什么是光的波粒二象性？什么是光的波粒二象性？提示：提示：光的波粒二象性是指光既具有粒子性光的波粒二象性是指光既具有粒子性，又具有波动性又具有波动性光光具具有有粒粒子子性性，又又有有波波动动性性，单单独独使使用用波波或或粒粒子子的的解解释释都都无无法法完完整整地地描描述述光光的的所所有有性性质质，有有人人就就把把这这种种性性质质称称为为波波粒二象性粒二象性 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接大大量量(多多数
8、数)光光子子行行为为易易表表现现为为波波动动性性，个个别别(少少数数)光光子子行行为为易易表表现现出出粒粒子子性性；波波长长较较长长的的，易易表表现现为为波波动动性性；波波长长较较短短的的，易易表表现现为为粒粒子子性性；光光在在传传播播的的过过程程中中，易易表表现现为为波波动动性性；在在与与其其他他物物质质相相互互作作用用时时，易易表表现现为为粒粒子子性性光光是是波波动动性性与与粒子性的统一粒子性的统一光光在在传传播播时时体体现现出出波波动动性性起起主主导导作作用用，在在与与其其他他物物质质相相互互作作用时，粒子性起主导作用用时，粒子性起主导作用光光的的能能量量与与其其对对应应的的频频率率成成
9、正正比比，而而频频率率是是反反映映波波动动性性特特征征的的物物理理量量，因因此此h揭揭示示了了光光的的粒粒子子性性与与波波动动性性的的密密切切联联系系 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接波波动动性性是是光光子子的的本本身身属属性性，不不能能把把光光看看作作宏宏观观上上的的波波，也不能把光看作宏观上的粒子也不能把光看作宏观上的粒子 对光的认识，以下说法中错误的是对光的认识，以下说法中错误的是()A个个别别光光子子的的行行为为表表现现出出粒粒子子性性，大大量量光光子子的的行行为为表表现现出出波波动性动性B光光的的波波动动性性是是光光子子本本身身的的一一种种属属性性，不不是是光光子子
10、之之间间的的相相互互作用引起的作用引起的C光光表表现现出出波波动动性性时时，就就不不具具有有粒粒子子性性了了；光光表表现现出出粒粒子子性性时，就不再具有波动性了时，就不再具有波动性了D光光的的波波粒粒二二象象性性应应理理解解为为：在在某某种种场场合合下下光光的的波波动动性性表表现现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接解解析析：个个别别光光子子的的行行为为表表现现为为粒粒子子性性，大大量量光光子子的的行行为为表表现现为为波波动动性性；光光与与物物质质相相互互作作用用，表表现现为为粒粒子子性性，
11、光光的的传传播播表表现现为为波波动动性性，光光的的波波动动性性与与粒粒子子性性都都是是光光的的本本质质属属性性，光光的的粒粒子子性性表表现现明明显显时时仍仍具具有有波波动动性性，因因为为大大量量粒粒子子的的个个别别行行为为呈现出波动规律，故本题答案选呈现出波动规律，故本题答案选C.答案：答案：C方方法法总总结结：解解答答此此类类问问题题关关键键要要理理解解光光具具有有波波粒粒二二象象性性及及掌掌握有关光的波动性、粒子性的一些常见现象握有关光的波动性、粒子性的一些常见现象 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接 课堂训练课堂训练2关于光的波粒二象性关于光的波粒二象性，下列说法中不正确
12、的是下列说法中不正确的是(C)A波波粒粒二二象象性性指指光光有有时时表表现现为为波波动动性性，有有时时表表现现为为粒粒子子性性B光波频率越高光波频率越高，粒子性越明显粒子性越明显C能量越大的光子其波动性越显著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个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性大量光子易表现出波动性E光光的的波波粒粒二二象象性性应应理理解解为为，在在某某种种场场合合下下光光的的粒粒子子性性表现明显表现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显在另外某种场合下光的波动性表现明显 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接解解析析：光光的的波波粒粒二二象象性性指指
13、光光有有时时候候表表现现出出的的粒粒子子性性较较明明显显，有有时时候候表表现现出出的的波波动动性性较较明明显显，或或者者说说在在某某种种场场合合下下光光的的粒粒子子性性表表现现明明显显，在在另另外外某某种种场场合合下下光光的的波波动动性性表表现现明明显显；个个别别光光子子易易表表现现出出粒粒子子性性，大大量量光光子子易易表表现现出出波波动动性性，A、D、E说说法法正正确确光光的的频频率率越越高高，能能量量越越大大，粒粒子子性性相相对对波波动性越明显动性越明显，B说法正确、说法正确、C说法错误说法错误 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接对概率波的认识与理解对概率波的认识与理解双双
14、缝缝干干涉涉实实验验中中(如如图图甲甲所所示示)，在在光光屏屏处处放放置置感感光光片片，并并设设法减弱光的强度，使光子只能是一个一个地通过狭缝法减弱光的强度，使光子只能是一个一个地通过狭缝曝曝光光时时间间短短时时，可可看看到到感感光光片片上上出出现现一一些些无无规规则则分分布布的的亮亮点点，如如图图乙乙所所示示曝曝光光时时间间足足够够长长，有有大大量量光光子子通通过过狭狭缝缝，感感光光片上出现了规则的干涉条纹，如图丁所示片上出现了规则的干涉条纹，如图丁所示如如何何解解释释曝曝光光时时间间较较短短时时的的亮亮点点和和曝曝光光时时间间较较长长时时的的干干涉涉图图样呢？样呢？ 目标篇目标篇 预习篇预
15、习篇 考点篇考点篇 栏目链接提提示示：图图片片上上的的亮亮点点表表明明，光光表表现现出出粒粒子子性性，也也看看到到光光子子的的运运动动与与宏宏观观现现象象中中质质点点的的运运动动不不同同，没没有有一一定定的的轨轨道道图图丙丙和和图图丁丁图图样样说说明明，光光的的波波动动性性是是大大量量光光子子表表现现出出来来的的现现象象在在干干涉涉条条纹纹中中，那那些些光光波波强强的的地地方方是是光光子子到到达达机机会会多多的的地地方方或或是是到到达达几几率率大大的的地地方方，光光波波弱弱的的地地方方是是光光子子到到达达机机会会少少的的地地方方，光光子子在在空空间间出出现现的的概概率率可可以以通通过过波波动动
16、的的规规律律确确定定，所所以光波是一种概率波以光波是一种概率波1926年年，德德国国物物理理学学家家玻玻恩恩(Born, 18821972) 提提出出了了概概率率波波，认认为为个个别别微微观观粒粒子子在在何何处处出出现现有有一一定定的的偶偶然然性性，但但是是大大量量粒粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律不不能能把把光光当当成成宏宏观观概概念念中中的的波波或或粒粒子子，因因为为宏宏观观世世界界的的波波动动性性与与粒粒子子性性是是对对立立的的，而而光光的的波波动动性性与与粒粒子子性性是是统统一一在在同同一一客客体体即即光光子子上上的的这这里
17、里所所指指的的“波波”并并非非宏宏观观概概念念中中的的波波，它它是是一一种种概概率率波波“粒粒子子”也也不不是是宏宏观观概概念念中中的的微微小小粒粒子子，而是指光子而是指光子概概率率波波对对光光的的双双缝缝衍衍射射现现象象的的解解释释：光光是是一一种种粒粒子子，它它和和物物质质的的作作用用是是“一一份份一一份份”地地进进行行的的，用用很很弱弱的的光光做做双双缝缝干干涉涉实验从光子打在胶片上的位置，我们发现了规律性实验从光子打在胶片上的位置，我们发现了规律性实实验验结结果果表表明明，如如图图所所示示，如如果果曝曝光光时时间间不不太太长长，底底片片上上只只出出现现一一些些无无规规则则分分布布的的点
18、点子子，那那些些点点子子是是光光子子打打在在底底片片上上形形成成的的，如如果果曝曝光光时时间间足足够够长长，我我们们无无法法把把它它们们区区分分开开，因因此此看看起起来来是是连连续续的的单单个个光光子子通通过过双双缝缝后后的的落落点点无无法法预预测测，但但是是研研究究很很多多光光子子打打在在胶胶片片上上的的位位置置，我我们们发发现现了了规规律律性性：光光子子落落在在某某些些条条形形区区域域内内的的可可能能性性较较大大这这些些条条形形区区域域正正是是某某种种波波通通过过双双缝缝后后发发生生干干涉涉时时振振幅幅加加强强的的区区域域这这个个现现象象表表明明，光光子子在在空空间间各各点点出出现现的的可
19、可能能性性的的大大小小(概概率率)，正正是是由由于于这这个个原原因因，波波恩恩指指出出：虽虽然然不不能能肯肯定定某某个个光光子子落落在在哪哪一一点点，但但由由屏屏上上各各处处明明暗暗不不同同可可知知，光光子子落落在在各各点点的的概概率率是是不不一一样样的的，即即光光子子落落在在明明纹纹处处的的概概率率大大，落落在在暗暗纹纹处处的的概率小概率小这这就就是是说说，光光子子在在空空间间出出现现的的概概率率可可以以通通过过波波动动的的规规律律确确定，所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波定，所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波物物理理学学中中把把光光波波叫叫做做概概率率波波概概率率表表征征某某一
20、一事事物物出出现现的的可可能性能性 物物理理学学家家做做了了一一个个有有趣趣的的双双缝缝干干涉涉实实验验：在在光光屏屏处处放放上上照照相相用用的的底底片片，若若减减弱弱光光的的强强度度，使使光光子子只只能能一一个个一一个个地地通通过过狭狭缝缝实实验验结结果果表表明明，如如果果曝曝光光时时间间不不太太长长，底底片片上上只只能能出出现现一一些些不不规规则则的的点点子子；如如果果曝曝光光时时间间足足够够长长，底底片片上上就就会会出出现现规规则则的的干干涉涉条条纹纹对对这这个个实实验验结结果果有有下下列列认识，其中正确的是认识，其中正确的是()A曝曝光光时时间间不不太太长长时时，底底片片上上只只能能出
21、出现现一一些些不不规规则则的的点点子子，表现出光的波动性表现出光的波动性B单个光子通过双缝后的落点可以预测单个光子通过双缝后的落点可以预测C只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性D干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方解解析析：曝曝光光时时间间不不太太长长时时，底底片片上上只只能能出出现现一一些些不不规规则则的的点点子子，表表现现出出光光的的粒粒子子性性，选选项项A错错误误单单个个光光子子通通过过双双缝缝后后的的落落点点不不可可以以预预测测，在在某某一一位位置置出出现现的的概概率率受受波波动动规规律律支支配
22、配，选项选项B错误错误大大量量光光子子的的行行为为才才能能表表现现出出光光的的波波动动性性，干干涉涉条条纹纹中中明明亮亮的的部分是光子到达机会较多的地方部分是光子到达机会较多的地方，故选项故选项C错误、错误、D正确正确答案：答案：D方法总结：方法总结：解答本类型题时应把握以下两点：解答本类型题时应把握以下两点：( (1)光具有波粒二象性光具有波粒二象性，光波是一种概率波光波是一种概率波(2)单单个个光光子子的的落落点点位位置置是是不不确确定定的的，大大量量光光子子运运动动时时落落点点位置服从概率分布规律位置服从概率分布规律 课堂训练课堂训练3下列说法正确的是下列说法正确的是(B)A概率波就是机
23、械波概率波就是机械波 B物质波是一种概率波物质波是一种概率波C概概率率波波和和机机械械波波的的本本质质是是一一样样的的，都都能能发发生生干干涉涉和和衍衍射射现现象象D在在光光的的双双缝缝干干涉涉实实验验中中，若若只只有有一一个个光光子子，则则能能确确定定这这个个光子落在哪个点上光子落在哪个点上解解析析：概概率率波波与与机机械械波波是是两两个个概概念念，本本质质不不同同；物物质质波波是是一一种种概概率率波波，符符合合概概率率波波的的特特点点；光光的的双双缝缝干干涉涉实实验验中中，若若只只有有一一个光子，这个光子个光子，这个光子的落点是不确定的的落点是不确定的，但有几率较大的位置，但有几率较大的位置
