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【新步步高】2014-2015学年高二物理教科版选修3-5课件:4.3 光的波粒二象性


第四章 波粒二象性 4.3 光的波粒二象性 学习目标定位 1.了解康普顿效应及其意义,了解光子理论对康普顿 效应的解释. 2.知道光的波粒二象性,知道波和粒子的对立统一的 关系. 3.了解什么是概率波,知道光也是一种概率波. 学习探究区 一、对康普顿效应的理解 二、对光的波粒二象性的理解 三、对光是概率波的理解 一、对康普顿效应的理解 要点提炼 康普顿效应不仅有力地验证了光子理论,而且也证实 了微观领域的现象,也严格遵循能量守恒和动量守恒定 律.康普顿效应深刻揭示出光具有 粒子 性的一面. 例1 康普顿效应证实了光子不仅具有能量,也有动量. 图1给出了光子与静止电子碰撞后,电子的运动方向, 则 碰 撞 后 光 子 可 能 沿 方 向 ________ 运 动 , 并 且 波 长 ______(填“不变”“变短”或“变长”). 图1 解析 因光子与电子的碰撞过程动量守恒,所以碰撞 后光子和电子的总动量的方向与光子碰撞前动量的方 向一致,可见碰撞后光子运动的方向可能沿 1方向,不 可能沿 2 或 3 方向;通过碰撞,光子将一部分能量转移 给电子,光子的能量减少,由ε=hν知,频率变小,再 根据c=λν知,波长变长. 答案 1 变长 返回 二、对光的波粒二象性的理解 问题设计 联系回顾光的波动理论的发展过程,结合现学知识说 明:哪些现象说明光具有波动性?哪些现象说明光具 有粒子性?人们对光的本性的认识发展史经过哪几个 阶段? 答案 光电效应和康普顿效应说明光具有波动性 . 光的 干涉和衍射现象说明光具有粒子性. 对光的本性的认识发展史 学说 名称 微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二 象性 公认 代表 人物 牛顿 托马斯· 杨 和菲涅耳 麦克斯韦 爱因斯坦 实验 光的直线 光的干 传播、光 涉、衍 的反射 射 能在真空中传 光既有波 播,是横波, 光电效应、 动现象, 依据 光速等于电磁 康普顿效应 又有粒子 波波速 光是由一 特征 内容 光是一群 要点 弹性粒子 光是一 光是一种 概率波光 具有波粒 二象性 种机械 波 光是一种电磁 波 份一份光 子组成的 要点提炼 1.对光的波粒二象性的理解 光电效应 实验依据 光的 康普顿效应 波粒 二象 粒子性 性 个别光子表现出粒子性 表现 相互作用时表现出粒子性 高频光粒子性显著 光的 实验依据 干涉 衍射 波粒 二象 波动性 性 大量光子表现出波动性 表现 光在传播时表现出波动性 低频光波动性显著 h 2.光子的能量E=hν和动量p= λ 普朗克常量h把描述粒子性的能量E和 动量p ,与描述波 动性的 频率ν 、 波长λ 紧密地联系在一起,生动地说明 光具有波粒二象性. 例2 有关光的本性,下列说法正确的是( ) A.光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的 B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点 C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性 D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种 去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性 解析 19世纪初,人们成功地在实验中观察到了光的干涉、 衍射现象,这属于波的特征,微粒说无法解释 .但到了19世纪 末又发现了光的新现象 ——光电效应,这种现象波动说不能 解释,证实光具有粒子性.因此,光既具有波动性,又具有粒 子性,但不同于宏观的机械波和质点 .波动性和粒子性是光在 不同的情况下

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