4.2康普顿效应和光的波粒二象性 学案-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

班级 姓名 学号 4.2.2康普顿效应和光的波粒二象性 课前预习： 1．康普顿效应 (1)光的散射 光子在介质中与 相互作用，因而传播方向 ，这种现象叫作光的散射。 (2)康普顿效应 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除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的 的一面。 (4)光子的动量 ①表达式：p＝。 ②说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小。因此，有些光子散射后波长 。 2．光的波粒二象粒 (1)光的干涉和衍射现象说明光具有 ， 效应和 效应说明光具有粒子性。 (2)光子的能量ε＝ ，光子的动量p＝。 (3)光子既有粒子的特征，又有波的特征；即光具有 二象性。 课堂练习： 例1．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 例2．(多选)下列有关光的说法中，正确的是(　　) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光的干涉现象说明光具有波动性 C． 康普顿效应说明光具有粒子性 D． 光具有波粒二象性 课后巩固： 1．关于康普顿效应，下列说法中正确的是(　　) A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变短 B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中 C．康普顿效应证明了光的波动性 D．康普顿效应证明了光子具有动量 2．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是(　　) A．光的折射现象、偏振现象 B．光的反射现象、干涉现象 C．光的衍射现象、色散现象 D．光电效应现象、康普顿效应 3．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 4．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则(　　) A．E＝，p＝0 B．E＝，p＝ C．E＝，p＝0 D．E＝，p＝ 5．(多选)图中四幅图涉及光的粒子性和波动性，其中说法正确的是(　　) A．图甲的光电效应实验说明光具有波粒二象性 B．图乙说明，在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大 C．图丙的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆孔时发生衍射形成的 D．图丁的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面 4.2.2普顿效应和光的波粒二象性 课前预习： 1．康普顿效应 (1) 物质微粒 发生改变 (2) 大于 (3)康普顿效应的意义：粒子性 (4)变大。 2．光的波粒二象粒 (1)波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。 (2)光子的能量ε＝hν (3)波粒 课堂练习： 例1．答案　B 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，则光子动量减小，但速度仍为光速c，根据p＝，知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，揭示了光的粒子性，故A、C、D错误，B正确。 例2．答案　BCD 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。康普顿效应表明光具有粒子性，CD正确。 课后巩固： 1．答案　D 解析　在康普顿效应中，当X射线的光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则光子动量减小，根据λ＝，可知部分射线波长变长，故A错误；康普顿效应不仅出现在石墨对X射线的散射中，故B错误；康普顿效应揭示了光具有粒子性，故C错误；康普顿效应进一步表明光子具有动量，故D正确。 2．答案