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4.3《光的波粒二象性》学案

学习目标：

1.了解康普顿效应.

2.了解光既具有波动性，又具有粒子性.

阅读指导：

1.光的波粒二象性

康普顿效应

光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播发生改变，这种现象叫做光的散射．美国物理学家在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长 入射波长的成分，这个现象称为康普顿效应．

光的本性：光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有性，即光具有性．

光子的能量和动量关系式

(1)关系式：ε＝，p＝eq\f(h,λ).

(2)意义：能量ε和动量p是描述物质的性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的性的典型物理量．因此ε＝hν和p＝eq\f(h,λ)揭示了光的性和性之间的密切关系．

2.光是一种概率波

概率波的概念提出：

课堂巩固：

知识点一康普顿效应

1.白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果.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，电子向某一个方向运动，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

2.科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子.假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中（）

A.能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′

B.能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′

C.能量守恒，动量守恒，且λλ′

D.能量守恒，动量守恒，且λλ′

3.频率为ν的光子，具有的动量为eq\f(hν,c)，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射.散射后的光子（）

A.虽改变原来的运动方向，但频率保持不变

B.光子将从电子处获得能量，因而频率将增大

C.散射后光子的能量减小，因而光子的速度减小

D.由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率

知识点二光的波粒二象性

4.物理学家做了一个有趣的实验：如图4-3、4-2所示，在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中不正确的是（）

图4-3、4-2

A.曝光时间不长时，光的能量大小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子

B.单个光子的运动没有确定的轨道

C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方

D.只有大量光子的行为才表现出波动性

E.光的波动性不是光子之间的相互作用引起的

5.对于光的行为，下列说法正确的是（）

A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性

B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的

C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了

D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显

6.下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（）

A.光显示粒子性时是分立而不连续的，无波动性；光显示波动性时是连续而不分立的，无粒子性

B.光的频率越高，其粒子性越明显；光的频率越低，其波动性越明显

C.光的波动性可以看作是大量光子运动的规律

D.伦琴射线比可见光更容易发生光电效应，而更不容易产生干涉、衍射等物理现象