第4章 第3节 光的波粒二象性（课件）-2018年物理同步优化指导（教科版选修3-5）

第四章　波粒二象性 第三节　光的波粒二象性 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 1．了解光既具有波动性，又具有粒子性． 2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性． 3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 一、康普顿效应 1．光的散射：由于光在介质中与物质微粒的相互作用，使光的传播方向_____________的现象，叫做光的散射． 2．康普顿效应：在光的散射中，除有与入射波长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．经典电磁波理论在解释康普顿效应时遇到的困难 根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将做受迫振动，其频率________入射光频率，所以它所发射的散射光频率应________入射光频率． 发生改变 大于 等于 等于 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 4．光子说对康普顿效应的解释 (1)若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长________入射光的波长，电子还获得了一定的动量． (2)若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变． 大于 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 5．康普顿散射实验的意义 (1)有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设； (2)首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设； (3)证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的． 6．光子的能量与动量 光子的能量：ɛ＝hν，光子的动量：p＝eq \f(h,λ). 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 二、光的波粒二象性 1．惠更斯的光的波动说或爱因斯坦的光的粒子说都只能解释光的部分现象，单独应用时均不能解释光的所有现象．事实上，光既有粒子的特征，又有波的特征，即光具有波粒二象性． 2．光波是概率波：光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，例如在干涉实验中，光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小，这种概率的大小服从波动规律，所以光波是一种概率波． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 3．波恩用概率波很好地解释了光的波粒二象性：光波是一种概率波，光的强度表示光子出现概率的大小，光子出现在哪个位置，受概率支配．单个光子出现在哪个位置是随机的，因此少量光子形成的光点是无规律的，当有大量光子时，概率大的位置出现的光子多，形成亮条纹；概率小的位置出现的光子少，形成暗条纹． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 4．光的波动性和粒子性表现是不均衡的：当光的波长较长时，光子的能量和动量很小，个别光子难以显示出可观测效应，人们观察到的是大量光子的集体行为，因此波动性比较明显，波长越长，波动性越明显．光在与电子相互作用时更多地表现为粒子性，在传播过程中更多地表现为波动性． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 1．光的波动性与机械波有何本质区别？ 提示：光虽然具有波动性，但又具有粒子性，这与机械波有着本质的不同，如传播问题，光可以在真空中传播，且速度比在介质中大，而机械波只能借助介质传播，在真空中不能传播． 2．宏观物体(如汽车)也具有波动性吗？ 提示：有． 探究　光的波粒二象性 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 下列有关光的波粒二象性的说法正确的是(　　) 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．大量光子的行为往往显示出粒子性 [思路点拨] 解答本题时应把握以下两点： (1)光具有波粒二象性，电子是实物粒子． (2)波粒二象性是光在不同情况下的表现． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 解析：一切光都具有波粒二象性，有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些