(2019)新人教版高中物理选择性必修第三册高二下学期4.2康普顿效应 光的波粒二象性(第2课时) ppt课件.pptx
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1、第2课时康普顿效应光的波粒二象性第四章2光电效应1.了解康普顿效应及其意义.2.了解光的波粒二象性.学习目标知识梳理重点探究随堂演练课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN一、康普顿效应和光子的动量1.康普顿效应: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0相同的成分外,还有波长 0的成分,这个现象称为康普顿效应.2.康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量.3.光子的动量(1)表达式:p_.(2)说明:在康普顿效应中,当入射的光子与晶体中的电子碰撞时,要把一部分动量转移给电子,光子的动量可能变小.因此,有些光子散射后波长 .知识梳理大于变大二、光
2、的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性,光电效应和康普顿效应表明光具有 性,光既具有波动性,又具有 性,即光具有 _性.粒子粒子波粒二象判断下列说法的正误.(1)光子的动量与波长成反比.()(2)光子发生散射后,其波长变大.()(3)光具有粒子性,但光子又不同于宏观观念的粒子.()(4)光在传播过程中,有的光是波,有的光是粒子.()即学即用一、康普顿效应和光子的动量1.康普顿效应的解释假定光子与电子发生弹性碰撞,按照爱因斯坦的光子说,一个光子不仅具有能量h,而且还有动量.如图1所示,这个光子与静止的电子发生弹性碰撞,光子把部分动量转移给了电子,动量由 ,因此p减小,波长增大.重点
3、探究图图12.康普顿效应的意义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.例1(2020全国高三课时练习)美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,用X光对静止的电子进行照射,照射后电子获得速度的同时,X光光子的运动方向也会发生相应的改变.下列说法正确的是A.当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把部分动量转移给电子,因此 光子散射后频率变大B.康普顿效应揭示了光的粒子性,表明光子除了具有能量之外还具有 动量C.X光散射后与散射前相比,速度变小D.散射后的光子虽然改变原来的运动方向,但频率保持不变解析在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把部分动量转移给电子,
4、则光子动量减小,但速度仍为光速c,例2科学研究证明,光子既有能量也有动量,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,碰撞后的波长为,则碰撞过程中A.能量守恒,动量守恒,且B.能量不守恒,动量不守恒,且C.能量守恒,动量守恒,且解析能量守恒定律和动量守恒定律是自然界的普遍规律,既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,又由pp,可知,选项C正确.提示提示光子不仅具有能量h,而且还具有动量,光子与物质中的微粒碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律.二、光的波粒二象性1.光的波动性实验基础:光的干涉和衍射.2.光的粒子性(1)实验基础:
5、光电效应、康普顿效应.(2)表现:当光同物质发生作用时,这种作用是“一份一份”进行的,表现出粒子的性质;少量或个别光子容易显示出光的粒子性.(3)说明:粒子的含义是“不连续”“一份一份”的;光子不同于宏观观念的粒子.例3(多选)关于光的粒子性、波动性和波粒二象性,下列说法正确的是A.光子说的确立完全否定了波动说B.光电效应说明光具有波动性C.光的波动说和粒子说都有其正确性,但又都是不完善的,都有其不 能解释的实验现象D.光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识解析光子说的确立,没有完全否定波动说,使人们对光的本性认识更完善,光既有波动性,又有粒子性,光具有波粒二象性,故A错误,D正确;光电效应说
6、明光具有粒子性,故B错误;波动说和粒子说都有其正确性,但又都是不完善的,都有其不能解释的实验现象,故C正确.例4(多选)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.康普顿效应表明光具有粒子性解析一切光都具有波粒二象性,光的有些现象(如干涉、衍射)表现出波动性,光的有些现象(如光电效应、康普顿效应)表现出粒子性,所以,不能说有的光是波,有的光是粒子,A错误.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
7、光子与电子是同样的一种粒子,B错误.光的波长越长,衍射性越好,即波动性越显著,光的波长越短,粒子性就越显著,C正确.康普顿效应表明光具有粒子性,D正确.1.(康普顿效应)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.波长变长随堂演练123123解析光子与自由电子碰撞时,遵守动量守恒定律和能量守恒定律,自由电子被碰前静止,被碰后动量、能量增加,所以光子的
8、动量、能量减小,但速度仍为光速,由h知,频率变小,则波长变长,故选项D正确.2.(光的波粒二象性)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.光的频率越高,粒子性越明显C.能量越大的光子其波动性越显著D.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 另外某种场合下的光的波动性表现明显123解析波粒二象性指光有时表现出的粒子性明显,有时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,A、D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.1233.(
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