【高中物理】光电效应（康普顿效应+光的波粒二象性） 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx

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1、第2课时康普顿效应光的波粒二象性第四章 原子结构和波粒二象性太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？答案：在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不再散射只向前传播。【思考与讨论】一、康普顿效应1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。2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0相同成分外，还有波长大于0的成分，这个现象称为康普顿效应。康普顿的学生，中国留学生吴有训测试

2、了多种物质对X 射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。晶体 光阑X 射线管探测器X 射线谱仪 石墨体(散射物质)j0散射波长康普顿散射的实验装置3.经典电磁波理论的困难根据电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，射光频率应等于入射光频率。无法解释波长改变和散射角的关系。5光子说对康普顿效应的解释康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。X 射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动量，康普顿效应是X 射线的光子与晶体中的电子作弹性碰撞的结果，光子和电子相碰撞，遵守能量守恒定律和动量守恒定律。光子有一部分能量传给电子散射光子的能量减少，

3、于是散射光的波长大于入射光的波长，散射光的频率小于入射光的频率。6.康普顿散射实验的意义有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设，首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；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。7.光电效应与康普顿效应的对比（1）光电效应与康普顿效应都说明了光具有粒子性。（2）波长较短的 X 射线或 射线产生康普顿效应，波长较长的可见光或紫外光产生光电效应。例1(多选)频率为 的光子具有的能量为h/c，动量为。将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射。下列关于光子散射的说法正确的是()A 光子改变原来的运动方向，且运

4、动速度变小B 光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大C 由于与电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长D 由于与电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率解析：光子在真空中的运动速度大小不会改变，A 错误；光子在与电子碰撞中将损失能量，频率减小，波长变长，B 错误，C、D 正确。答案：CD1.光学发展史学说名称 学说名称 微粒说 微粒说 波动说 波动说 电磁说 电磁说 光子说 光子说 波粒二象性 波粒二象性代表人物 牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因斯坦 公认实验依据光的直线传播、光的反射光的干涉、光的衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速光电效应、康普顿效应光既有波动现象，又有粒

5、子特征内容要点光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电磁波光是由一份一份光子组成的光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性二、光的波粒二象性2.光的波动性与粒子性的统一(1)大 量 光 子 产 生 的 效 果 显 示 出 波 动 性，比 如 干 涉、衍 射 现 象；个 别 光子产生的效果显示出粒子性。(2)光 子 和 电 子、质 子 等 实 物 粒 子 一 样，具 有 能 量 和 动 量。和 其 他 物 质相互作用时，粒子性起主要作用。(3)光 子 的 能 量 与 其 对 应 的 频 率 成 正 比，而 频 率 是 波 动 性 的 特 征 物 理 量，因此=h 揭示了光的粒子性和波动性之间

6、的密切联系。(4)对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著。(5)光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性。综上所述，光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体，相互间并不是独立的。例2 下列有关光的波粒二象性的说法中，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解析：光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故选项C 正确，A、B、D 错误。答案：C谢谢大家