四川省乐山外国语学校高中物理选修3-5课件：4.3光的波粒二象性（上课）(共18张PPT)

光的波粒二象性 光阑 探 测 器 0 一.康普顿效应 散射中出现≠0的现象，称为康普顿散射。 康普顿散射特点： a.除原波长0外，出现了移向长波的散射波长 . b.新波长 随散射角的增大而增大，而与入射线波长和散射物质都无关。 康普顿, -----------光的散射 1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验。 光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。 X射线管 石墨晶体(散射物质) 称为电子的康普顿波长 只有当入射波长0与c可比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。 波长的偏移只与散射角 有关，而与散射物质种类及入射的X射线的波长0 无关， c = 0.0241Å0 =2.4110-3nm（实验值） 一.康普顿效应 1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难 二.康普顿效应解释中的疑难 ②无法解释波长改变和散射角关系。 2.光子理论对康普顿效应的解释 二.康普顿效应解释中的疑难 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，于是散射光的波长大于入射光的波长。 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。 ③因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。 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。 康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。 康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。 三.康普顿散射实验的意义 四.光子的动量 动量能量是描述粒子的, 频率和波长则是用来描述波的 光的本性 密立根光电效应实验 光学发展史 T/年 波动性 1801 托马斯·杨双缝干涉实验 1814 菲涅耳 衍射实验 赫兹电磁波实验 赫兹发现光电效应 康普顿效应 牛顿微粒说占主导地位 波动说渐成真理 粒子性 1672 牛顿 微粒说 惠更斯波动说 1690 麦克斯韦电磁说 1864