歡迎進(jìn)入物理課堂 第三節(jié)康普頓效應(yīng)及其解釋第四節(jié)光的波粒二象性 課前自主學(xué)案 核心要點(diǎn)突破 課標(biāo)定位 課堂互動(dòng)講練 第三節(jié)第四節(jié) 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解康普頓效應(yīng)及其意義 2 知道光具有波粒二象性 區(qū)分光的波動(dòng)性和粒子性 3 知道光波是概率波 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 光的波粒二象性 2 光波是概率波 課前自主學(xué)案 變長(zhǎng) 2 光子的動(dòng)量光電效應(yīng)揭示出光的 每個(gè)光子攜帶的能量為 愛因斯坦進(jìn)一步提出光子的動(dòng)量應(yīng)為 式中 為光波的波長(zhǎng) 粒子性 h 3 康普頓效應(yīng)的意義 1 證明了愛因斯坦光子假說的正確性 2 證明了光子具有 3 證明了光子具有 二 光的波粒二象性的本質(zhì)光既具有 又具有 單獨(dú)使用 或 的解釋都無法完整地描述光的所有性質(zhì) 把這種性質(zhì)稱為 能量 動(dòng)量 粒子性 波動(dòng)性 波 粒子 波粒二象性 思考感悟在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 如果每次穿過雙縫的只有一個(gè)光子 是否會(huì)有光的干涉現(xiàn)象發(fā)生 提示 會(huì)發(fā)生 三 概率波在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 每個(gè)光子按照一定的 落在感光片的某一點(diǎn)上 的地方落下的光子多 形成亮紋 的地方落下的光子少 形成暗紋 干涉條紋是光子落在感光片上各點(diǎn)的 的反映 這種概率分布就好像波干涉時(shí)強(qiáng)度的分布 所以對(duì)光的描述說成是一種概率波 在光的量子化現(xiàn)象的領(lǐng)域中 描述光性質(zhì)的最恰當(dāng)?shù)恼Z言是 概率 概率大 概率分布 概率波 概率小 核心要點(diǎn)突破 一 康普頓效應(yīng)的解釋康普頓認(rèn)為 散射后的X射線波長(zhǎng)改變 是X射線光子和物質(zhì)中的電子發(fā)生碰撞的結(jié)果 相對(duì)X射線光子的能量而言 物質(zhì)中電子的動(dòng)能是很小的 電子可以近似看成是靜止的 圖2 3 1 特別提醒 1 康普頓提出的理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符 從而進(jìn)一步說明了光具有粒子性 2 康普頓效應(yīng)證實(shí)了在微觀粒子的單個(gè)碰撞事件中動(dòng)量和能量守恒定律仍然成立 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 X射線散射后波長(zhǎng)會(huì)改變 是由于X射線光子和物質(zhì)中電子 的結(jié)果 答案 發(fā)生碰撞 二 波粒二象性的理解1 既不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的波 也不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子 2 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性 個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性 頻率越低的光波動(dòng)性越明顯 頻率越高的光粒子性越明顯 3 光在傳播過程中往往顯示波動(dòng)性 在與物質(zhì)作用時(shí)往往顯示粒子性 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 雙選 能說明光具有波粒二象性的實(shí)驗(yàn)是 A 光的干涉和衍射B 光的干涉和光電效應(yīng)C 光的衍射和康普頓效應(yīng)D 光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)解析 選BC 光的干涉和光的衍射說明光具有波動(dòng)性 能說明光具有波粒二象性的是B C 三 概率波的理解光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律 干涉加強(qiáng)處表示光子到達(dá)的數(shù)目多 從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來看 就是光子在該處出現(xiàn)的概率大 干涉減弱處表示光子到達(dá)的數(shù)目少 也就是光子在該處出現(xiàn)的概率小 這種概率的分布服從波動(dòng)規(guī)律 因此 我們把光波叫做概率波 特別提醒 在光的干涉和衍射現(xiàn)象中 我們不能確定光子落在哪一位置 但光子落在某一位置附近的概率可以確定 且光子在空間出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律的支配 課堂互動(dòng)講練 單選 白天的天空各處都是亮的 是大氣分子對(duì)太陽散射的結(jié)果 美國(guó)物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 假設(shè)一個(gè)沿著一定方向運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子相互碰撞以后 電子向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng) 光子沿另一方向散射出去 則這個(gè)散射光子跟原來的光子相比 答案 D A 頻率變大B 速度變小C 光子能量變大D 波長(zhǎng)變長(zhǎng) 單選 關(guān)于對(duì)光的認(rèn)識(shí) 下列說法正確的是 A 頻率高的光是粒子 頻率低的光是波B 光有時(shí)是波 有時(shí)是粒子C 光有時(shí)候表現(xiàn)出波動(dòng)性 有時(shí)候表現(xiàn)出粒子性D 光既是宏觀概念中的波 也是宏觀概念中的粒子 思路點(diǎn)撥 波動(dòng)性和粒子性是微觀粒子 包括光 具有的不可分割的兩種固有屬性 在不同情況下 一種屬性起主要作用 該屬性就表現(xiàn)出來或?qū)傩燥@著 但微觀粒子的波動(dòng)性和粒子性與宏觀概念中的波和粒子是完全不同的 自主解答 波動(dòng)性和粒子性是光的兩種屬性 同時(shí)存在 A B均錯(cuò) 光傳播時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性 與粒子作用時(shí)表現(xiàn)出粒子性 C對(duì) 光與宏觀中的波及粒子不相同 D錯(cuò) 答案 C 變式訓(xùn)練 單選 下列說法正確的是 A 有的光是波 有的光是粒子B 光子與電子是同樣的一種粒子C 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng) 其波動(dòng)性越顯著 波長(zhǎng)越短 其粒子性越顯著D 單個(gè)光子具有粒子性 不具有波動(dòng)性解析 選C 光同時(shí)具有波粒二象性 只不過在有的情況下波動(dòng)性顯著 有的情況下粒子性顯著 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng) 越容易觀察到其顯示波動(dòng)特性 故選C 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全