《高二物理5.2 康普顿效应 （鲁科版选修3-5）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理5.2 康普顿效应 （鲁科版选修3-5）（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练第第2节康普顿效应节康普顿效应1了解康普了解康普顿顿X射射线线散射散射实验实验2理解康普理解康普顿顿X射射线实验线实验原理原理3掌握康普掌握康普顿顿效效应应的概念，知道光的波粒二象性的概念，知道光的波粒二象性.分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练一、康普顿对一、康普顿对X射线散射的研究射线散射的研究光的散射光的散射：光在介：光在介质质中与物体微粒的相互作用，因而中与物体微粒的相互作用，因而传传 播方向播方向_的的现现象象康普顿效应康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波：在光的散射中，除了与入射波长长_ 的成分外
2、，的成分外，还还有波有波长长_的成分的的成分的现现象象康普顿效应的意义康普顿效应的意义：康普：康普顿顿效效应应表明光子除了具有表明光子除了具有_ 之外，之外，还还具有具有_，深入揭示了光的，深入揭示了光的_性的一面性的一面发发生改生改变变0相同相同大于大于0能量能量粒子粒子动动量量分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练(1)表达式：表达式：P_(2)说说明：在康普明：在康普顿顿效效应应中，当入射的光子与晶体中的中，当入射的光子与晶体中的电电子子碰撞碰撞时时，要把一部分，要把一部分动动量量转转移移给电给电子，因此有些光子散射子，因此有些光子散射后波后波长变长变_光的干涉、衍射、偏振光的干涉、衍
3、射、偏振现现象表明光具有象表明光具有_性，光性，光电电效效应应和康普和康普顿顿效效应应表明光具有表明光具有_性，即光具有性，即光具有_性性光子的动量光子的动量二、光的波粒二象性二、光的波粒二象性光的本性光的本性大大波波动动波粒二象波粒二象粒子粒子分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练(1)关系式：关系式：E_和和p_光的波光的波动动性不是光子之性不是光子之间间相互作用的相互作用的结结果而是光子果而是光子_ _的性的性质质光子在空光子在空间间出出现现的概率可以通的概率可以通过过_确定所以，光波是一种概率波确定所以，光波是一种概率波光子的能量和动量关系式光子的能量和动量关系式三、概率波三、概率波
4、光波是一种概率波光波是一种概率波h自身自身固有固有波波动动的的规规律律粒子粒子波波动动粒子粒子波波动动分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练对对于于电电子和其他微子和其他微观观粒子，粒子，单单个粒子的位置是个粒子的位置是_，但在某点出但在某点出现现的概率的大小可以由的概率的大小可以由_确定而确定而且，且，对对于大量粒子，于大量粒子，这这种概率分布种概率分布导导致确定的宏致确定的宏观结观结果，果，所以物所以物质质波也是概率波波也是概率波说说明：在明：在电电子束的衍射子束的衍射图样图样中，中，电电子落在子落在“亮亮纹纹”上的概率上的概率大，落在大，落在“暗暗纹纹”上的概率小，但概率的大小受上的概
5、率小，但概率的大小受规规律的支配律的支配物质波也是概率波物质波也是概率波不确定的不确定的波波动动的的规规律律分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练光子说的证据光子说的证据康普顿效应康普顿效应：光的波：光的波动动理理论认为论认为，散射，散射光的光的频频率与入射光的率与入射光的频频率相等美国物理学家康普率相等美国物理学家康普顿顿在研究在研究X射射线线散射散射时时，发现发现散射光波散射光波长发长发生了生了变变化，并用光子概念化，并用光子概念成功地解成功地解释释了了这这种种现现象，象，为为光子光子说说提供了又一例提供了又一例证证康普顿效应康普顿效应：X射射线线管管发发出波出波长为长为的的X射射线线，
6、在石墨上被，在石墨上被散射，用散射，用X射射线线光光谱仪测谱仪测得被散射得被散射X射射线线的波的波长长和和强强度度实实验发现验发现，部分散射光的波，部分散射光的波长变长长变长，波，波长长改改变变的多少与散射角的多少与散射角有关，有关，这这种种现现象称象称为为康普康普顿顿效效应应一、对康普顿效应的理解一、对康普顿效应的理解分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练康普顿效应的理论解释康普顿效应的理论解释：当光子与：当光子与电电子相互作用子相互作用时时，其，其过过程程可看成可看成弹弹性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守动动量守恒定律；量守恒定律；在碰撞中光子将能量在碰
7、撞中光子将能量h的一部分的一部分传递给传递给了了电电子，光子的能量减子，光子的能量减少，波少，波长变长变化康普化康普顿顿提出的理提出的理论论与与实验结实验结果相符，从而果相符，从而进进一一步步说说明光具有粒子性明光具有粒子性发发生光生光电电效效应应或康普或康普顿顿效效应应取决于入射光的波取决于入射光的波长长当波当波长较长较短短的的X射射线线或或射射线线入射入射时时，产产生康普生康普顿顿效效应应；当波；当波长较长长较长的可的可见见光或紫外光入射光或紫外光入射时时，主要，主要产产生光生光电电效效应应温馨提示温馨提示 (1)光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因光的散射：光在介质中与物质微粒相互
8、作用，因而传播方向发生改变而传播方向发生改变(2)康普顿提出的理论与实验结果相符，康普顿提出的理论与实验结果相符，从而进一步说明光具有粒子性从而进一步说明光具有粒子性(3)发生光电效应或是康普顿效发生光电效应或是康普顿效应取决于光波的波长，当波长较短的应取决于光波的波长，当波长较短的X射线或射线或射线入射时，产射线入射时，产生康普顿效应，当波长较长的可见光或紫外光入射时主要产生生康普顿效应，当波长较长的可见光或紫外光入射时主要产生光电效应光电效应分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练人人类对类对光的光的认识经历认识经历了漫了漫长长的的历历程，从牛程，从牛顿顿光的微粒光的微粒说说、托托马马斯斯
9、杨杨和菲涅耳的波和菲涅耳的波动说动说，从麦克斯，从麦克斯韦韦的光的的光的电电磁磁说说到到爱爱因斯坦的光子因斯坦的光子说说直到二十世直到二十世纪纪初，初，对对于光的本性的于光的本性的认识认识才提升到一个更高才提升到一个更高层层次，即光具有波粒二象性次，即光具有波粒二象性对对于于光的本性光的本性认识认识史，列表如下：史，列表如下：二、对光的本性认识史二、对光的本性认识史分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练学学说说名称名称微粒微粒说说波波动说动说电电磁磁说说光子光子说说波粒二象性波粒二象性代表代表人物人物牛牛顿顿惠更斯惠更斯麦克斯麦克斯韦韦爱爱因斯坦因斯坦公公认认实验实验依据依据光的直光的直线线
10、传传播、光播、光的反射的反射光的干光的干涉、衍涉、衍射射能在真空中能在真空中传传播，是横波，播，是横波，光速等于光速等于电电磁磁波速度波速度光光电电效效应应康普康普顿顿效效应应光既有波光既有波动动现现象，又有象，又有粒子特征粒子特征内容内容要点要点光是一群光是一群弹弹性粒子性粒子光是一光是一种机械种机械波波光是一种光是一种电电磁磁波波光是由一光是由一份一份光份一份光子子组组成的成的光是具有光是具有电电磁本性的物磁本性的物质质，既有波，既有波动动性又有粒性又有粒子性子性理理论论领领域域宏宏观观世界世界宏宏观观世界世界微微观观世界世界微微观观世界世界微微观观世界世界分类例析分类例析课堂对点演练课堂
11、对点演练三、对光的波粒二象性的理解三、对光的波粒二象性的理解实验实验基基础础表表 现现说说 明明光的波光的波动动性性干涉干涉和和衍射衍射(1)光子在空光子在空间间各点出各点出现现的可能性大小可用波的可能性大小可用波动动规规律来描述律来描述(2)足足够够能量的光在能量的光在传传播播时时，表，表现现出波的性出波的性质质(1)光的波光的波动动性是光性是光子本身的一种属性，子本身的一种属性，不是光子之不是光子之间间相互相互作用作用产产生的生的(2)光的波光的波动动性不同性不同于宏于宏观观观观念的波念的波光的粒光的粒子性子性光光电电效效应应、康普康普顿顿效效应应(1)当光同物当光同物质发质发生作用生作用
12、时时，这这种作用是种作用是“一份一份一份一份”进进行的，表行的，表现现出出粒子的性粒子的性质质(2)少量或个少量或个别别光子容易光子容易显显示出光的粒子性示出光的粒子性(1)粒子的含粒子的含义义是是“不不连续连续”、“一份一份一份一份”的的(2)光子不同于宏光子不同于宏观观观观念的粒子念的粒子分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练白天的天空到白天的天空到处处都是亮的，是大气分子都是亮的，是大气分子对对太阳光散太阳光散射的射的结结果美国物理学家康普果美国物理学家康普顿顿由于在由于在这这方面的研究而荣方面的研究而荣获获了了1927年的年的诺贝诺贝尔尔物理学物理学奖奖假假设设一个运一个运动动的光子
13、和一的光子和一个静止的自由个静止的自由电电子碰撞以后，子碰撞以后，电电子向某一个方向运子向某一个方向运动动，光，光子沿另一方向散射出去，子沿另一方向散射出去，则这则这个散射光子跟原来的光子相个散射光子跟原来的光子相比比 ()A频频率率变变大大 B速度速度变变小小C光子能量光子能量变变大大 D波波长变长长变长【典典例例1】对康普顿效应的理解对康普顿效应的理解分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练答案答案D分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练康普康普顿顿假假设电设电子是自由子是自由电电子，当光子与子，当光子与电电子相互作子相互作用用时时，其，其过过程可看成程可看成弹弹性碰撞，既遵守性碰撞，既
14、遵守_守恒定律，守恒定律，又遵守又遵守_守恒定律，在碰撞中光子将能量守恒定律，在碰撞中光子将能量_的一部分的一部分传递给电传递给电子，光子的能量减少，波子，光子的能量减少，波长变长长变长康普康普顿顿提出的理提出的理论论与与实验结实验结果相符，从而果相符，从而进进一步一步说说明光具有明光具有_性性答案答案能量能量动动量量h粒子粒子【变式变式1】分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练 下列有关光的波粒二象性的下列有关光的波粒二象性的说说法中，正确的是法中，正确的是 ()A有的光是波，有的光是粒子有的光是波，有的光是粒子B光子与光子与电电子是同子是同样样的一种粒子的一种粒子C光的波光的波长长越越长
15、长，其波，其波动动性越性越显显著；波著；波长长越短，其粒子性越短，其粒子性 越越显显著著D大量光子的行大量光子的行为为往往往往显显示出粒子性示出粒子性解析解析一切光都具有波粒二象性，光的有些行为一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、如干涉、衍射衍射)表现出波动性，光的有些行为表现出波动性，光的有些行为(如光电效应如光电效应)表现出粒表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子【典典例例2】对光的波粒二象性的理解对光的波粒二象性的理解分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子虽然光子与电子都
16、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，其光子能量越射性越好，即
17、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，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所以其粒子性就很显著综上所述，本题正确答案为选项综上所述，本题正确答案为选项C.答案答案C借题发挥借题发挥解答此类问题关键要理解光具有波粒二象性及掌解答此类问题关键要理解光具有波粒二象性及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分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练 关于光的波粒二象性，下列关于光的波粒二象性，下列说说法中不正确的是法中不正确的是()A波粒二象性指光有波粒二象性指光有时时表表现
18、为现为波波动动性，有性，有时时表表现为现为粒子性粒子性B光波光波频频率越高，粒子性越明率越高，粒子性越明显显C能量越大的光子其波能量越大的光子其波动动性越性越显显著著D个个别别光子易表光子易表现现出粒子性，大量光子易表出粒子性，大量光子易表现现出波出波动动性性E光的波粒二象性光的波粒二象性应应理解理解为为，在某种，在某种场场合下光的粒子性表合下光的粒子性表 现现明明显显，在另外某种，在另外某种场场合下光的波合下光的波动动性表性表现现明明显显解析解析光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，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有时
19、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，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，越明显，B说法正确、说法正确、C说法错误说法错误答案答案C【变式变式2】分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练1关于康普关于康普顿顿效效应应，下列，下列说说法正确的是法正确的是 ()A康普康普顿顿在研究在研究X射射线线散射散射时时，发现发现
20、散射光的波散射光的波长发长发生生 了了变变化，化，为为波波动说动说提供了依据提供了依据BX射射线线散射散射时时，波，波长长改改变变的多少与散射角有关的多少与散射角有关C发发生散射生散射时时，波，波长较长较短的短的X射射线线或或射射线线入射入射时时，产产生生 康普康普顿顿效效应应D爱爱因斯坦的光子因斯坦的光子说说能能够够解解释释康普康普顿顿效效应应，所以康普，所以康普顿顿 效效应应支持粒子支持粒子说说对康普顿效应的理解对康普顿效应的理解分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练解析解析美国物理学家康普顿在研究美国物理学家康普顿在研究X射线散射时，发现散射线散射时，发现散射光波长发生了变化，这种现象
21、用波动说无法解释，用光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，子说却可以解释，A错，波长改变的多少与散射角有关，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，较长时发生光电效对当波长较短时发生康普顿效应，较长时发生光电效应，应，C对、对、D对对答案答案BCD分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练关于光子和运关于光子和运动动着的着的电电子，下列子，下列论论述正确的是述正确的是 ()A光子和光子和电电子一子一样样都是都是实实物粒子物粒子B光子和光子和电电子都能子都能发发生衍射生衍射现现象象C光子和光子和电电子都具有波粒二象性子都具有波粒二象性D光子具有
22、波粒二象性，而光子具有波粒二象性，而电电子只具有粒子性子只具有粒子性解析解析物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是电场、磁场等，统称场光是传播着的电磁场根据物质电场、磁场等，统称场光是传播着的电磁场根据物质波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子都波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子都具有波粒二象性综上所述，具有波粒二象性综上所述，B、C选项正确选项正确答案答案BC对光的波粒二象性的理解对光的波粒二象性的理解2分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练同学们来学校和回家的路上要注意安全分类例析分类例析课堂对点演练课堂对点演练同学们来学校和回家的路上要注意安全
