高中物理 第2章 第3、4节 康普顿效应及其解释 光的波粒二象性学案 粤教版选修3-5

第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性1用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象称为康普顿效应2按照经典电磁理论，散射前后光的频率不变，因而散射光的波长与入射光的波长相等，不应该出现波长变长的散射光3光子不仅具有能量，其表达式为h，还具有动量，其表达式为p.4光的干涉和衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性；光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，必须看成是一颗颗光子的形式出现的，具有粒子性5双缝干涉中每次穿过双缝的只有一个光子，它不可能跟其他光子产生干涉但光的干涉还是发生了可见，波动性是每一个光子的属性光既有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子都无法完整地描述光的所有性质6光既有波动性，又有粒子性，我们把光的这种性质叫做光的波粒二象性7干涉条纹是光子在感光片上各点的概率分布的反映这种概率分布就好像波的强度的分布，称光波是一种概率波1人类对光的本性的认识经历了曲折的过程下列关于光的本性的陈述不符合科学规律或历史事实的是(A)A牛顿的“ 微粒说” 与爱因斯坦的“ 光子说” 本质上是一样的B光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C麦克斯韦预言了光是一种电磁波D光具有波粒二象性解析：牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确2康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向_运动，并且波长_(选填“ 不变” 、“ 变短” 或“ 变长” )解析：根据动量守恒定律知，光子与静止电子碰撞前后动量守恒，相碰后合动量应沿2方向，所以碰后光子可能沿1方向运动，由于动量变小，故波长应变长答案：1变长3(多选)下列有关光的说法正确的是(BD)A光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子B大量光子易表现出波动性，少量光子易表现粒子性C光有时是波，有时是粒子D康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量4下列实验中，能证实光具有粒子性的是(A)A光电效应实验 B光的双缝干涉实验C光的圆孔衍射实验 D泊松亮斑实验解析：光电效应证明光具有粒子性，A正确光的干涉和衍射可证明光具有波动性B、C、D错误5下列现象能说明光具有波粒二象性的是(D)A光的色散和光的干涉 B光的干涉和光的衍射C光的反射和光电效应 D泊松亮斑和光电效应解析：光的色散、光的反射可以从波动性和粒子性两方面分别予以理解，故A、C选项错误光的干涉、衍射现象只说明光的波动性，B选项错误泊松亮斑能说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故D选项正确6下列关于光的波粒二象性的理解，正确的是(D)A大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性B光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C高频光是粒子，低频光是波D波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著解析：光的波粒二象性是光的属性，不论其频率的高低还是光在传播或者是与物质相互作用，光都具有波粒二象性，大量光子的行为易呈现出波动性，个别光子的行为易表现出粒子性，光的频率越高，粒子性越强，光的频率越低，波动性越强，故A、B、C错误，D正确7(多选)下列各种波是概率波的是(CD)A声波 B无线电波C光波 D物质波解析：声波是机械波，A错电磁波是一种能量波，B错由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析可以得知光波和物质波均为概率波，故C、D正确8根据爱因斯坦的“光子说”可知(B)A“光子说”的本质就是牛顿的“微粒说”B光的波长越长，光子的能量越小C一束单色光的能量可以连续变化D只有光子数很多时，光才具有粒子性解析：爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份的，是不连续的，它并不否定光的波动性，而牛顿的“微粒说”与波动说是对立的，因此A错误在爱因斯坦的“光子说”中光子的能量h；可知波长越长，光子的能量越小，因此B正确某一单色光，波长恒定，光子的能量也是恒定的，因此C错误大量光子表现为波动性，而少数光子才表现为粒子性，因此D错误9在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处是(A)A亮纹B暗纹C既有可能是亮纹也有可能是暗纹D以上各种情况均有可能解析：由光子按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b处一定是亮纹，选项A正确10在康普顿效应实验中，X射线光子的动量为，一个静止的C