高中物理选择性必修三第四章 2 第二课时 康普顿效应　光的波粒二象性学案

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第2课时　康普顿效应　光的波粒二象性[学习目标]　1.了解康普顿效应及其意义，知道光子具有动量(重点)。2.了解光的波粒二象性。一、康普顿效应和光子的动量1．光的散射：光子在介质中与物质微粒相互作用，使光的传播方向发生改变。2．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λ0相同的成分外，还有波长________λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。3．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________。4．光子的动量(1)表达式：p＝eq \f(h,λ)。(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________。例1　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，但频率保持不变例2　(2022·徐州市高二期中)发光功率为P的激光器发出波长为λ的激光，光速为c，假设某一光子与静止的电子发生正碰(　　)A．与电子碰撞后，光子的波长不变B．与电子碰撞后，光子的波长变短C．激光器发出光子的动量为eq \f(λ,h)D．激光器每秒钟发出光子的数量为eq \f(Pλ,hc)二、光的波粒二象性为了对光的本性做进一步的考察与分析，物理学家把屏换成感光底片，在不断变化光强的情况下，用短时间曝光的方法进行了光的双缝干涉实验(如图所示)。不同光强下光的双缝干涉实验结果光很弱时，感光底片上的图像与我们通常观察到光的双缝干涉的图像相差很远如图(a)；增强光的强度，光的双缝干涉的图像变得清晰起来如图(b)；当光较强时，得到的图像与我们通常观察到的光的双缝干涉图像一样如图(c)。这个实验说明了什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，________效应和_____________效应说明光具有粒子性。2．光子的能量ε＝hν，光子的动量p＝______________。3．光子既有粒子性，又有波动性，即光具有________二象性。例3　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．光的波粒二象性是指光既与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子相同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．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性例4　(2022·抚州市高二期中)关于光的波粒二象性的理解正确的是(　　)A．大量光子的行为往往表现出粒子性，个别光子的行为往往表现出波动性B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转化成粒子C．高频光是粒子，低频光是波D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著