2017秋高中物理第二章波粒二象性2.3康普顿效应及其解释2.4光的波粒二象性课件粤教版选修3_520170916211.ppt
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1、,第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性,目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,二,一,目标导航,预习导引,二,一,4.康普顿效应的意义 再次证明了爱因斯坦光子假说的正确性.不仅证明了光子具有能量,同时证明了光子具有动量.,太阳光从小孔射入室内时,我们从侧面可以看到这束光;白天的天空各处都是亮的;宇航员在太空中尽管太阳光耀眼刺目,其他方向的天空却是黑的.为什么? 答案:地球上存在着大气,太阳光经大气中的微粒散射后传向各个方向;而在太空中的真空环境下,光不再散射,只向前传播.,目标导航,二,一,预习导引,二、光的波粒二象性 1.光的波粒二象性的本质 (1)双缝干涉实验装置如图,(2
2、)条件控制 降低光源S的强度,直到入射光减弱到没有两个光子同时存在的程度. (3)实验过程 经过短时间、较长时间和长时间让感光片曝光.,目标导航,二,一,预习导引,(4)实验结果 短时间,感光片上呈现杂乱分布的光点. 较长时间,感光片上呈现模糊的亮纹. 长时间,感光片上形成清晰的明暗相间的干涉图样. 实验结论 光既有粒子性,又有波动性,光具有波粒二象性. 2.概率波 (1)对干涉实验中明暗条纹的解释 每个光子按照一定的概率落在感光片上的某一点,概率大的地方落下的光子多,形成亮纹,概率小的地方落下的光子少,形成暗纹. (2)光波是一种概率波,干涉条纹是光子在感光片上各点概率分布的反映. 在宏观世
3、界波和粒子是相互对立的,在微观世界波和粒子是统一的.单个光子运动具有偶然性,大量光子运动符合统计规律,概率波体现了波粒二象性的和谐统一.,知识精要,思考探究,迁移应用,一,二,典题例解,三,一,二,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,光子说是如何对康普顿效应进行解释的?,答案:假定X射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似.按照爱因斯坦的光子说,一个X射线光子不仅具有能量 =h,而且还有动量,如图所示.这个光子与静止的电子发生弹性斜碰,光子把部分能量转移给了电子,能量由h减小为h,因此频率减小,波长增大.同时,光子还使电子获得一定的动量.,三,一,二,知识精要,
4、思考探究,迁移应用,典题例解,【例1】 (多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对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,还有波长大于0的成分,这个现象称为康普顿效应.关于 康普顿效应,以下说法中正确的是( ) A.康普顿效应现象说明光具有波动性 B.康普顿效应现象说明光具有粒子性 C.当光子与晶体中的电子碰撞后,其能量增加 D.当光子与晶体中的电子碰撞后,其能量减少 思路分析:(1)对康普顿现象的理解,可以类比实物粒子的弹性 碰撞,在散射过程中要遵循动量守恒和能量守恒定律.(2)是否发 生光电效应或康普顿效应取决于入射光的波长.当波长较短的 X射线或射线入射时,产
5、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.,三,一,二,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,三,一,二,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,三,一,二,知识精要,思考探究,迁移应用,典题例解,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.假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后,电子向某一个方向运动,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.频率不变 C.光子能量变大 D.波长变长 答案:D 解析;运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时,既遵守能量守恒,又遵守动量守恒.碰撞中光子将能量为h的一部分传递给了电子,
6、光子的能量减少,波长变长,频率减小,D选项正确.,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,二、光的波粒二象性,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,三,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,思考探究,有一位记者曾向英国物理学家、诺贝尔奖获得者布拉格请教:光是波还是粒子?布拉格幽默地答道:“星期一、三、五它是一个波,星期二、四、六它是一个粒子,星期天物理学家休息.”你是如何理解布拉格的回答的? 答案:光既不同于宏观观念的粒子,又不同于宏观观念的波,但光既具有粒子性,又具有波动性.粒子性、波动性都是光本身的属性.,三,一
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