学鲁科版选修35 5.2康普顿效应 课件（1）（19张）.ppt

高中物理 选修3 5 鲁科版 第5章波与粒子第2节康普顿效应 目标定位 了解康普顿x射线散射实验 2 理解康普顿x射线实验原理 3 掌握康普顿效应的概念 知道光的波粒二象性 一 康普顿效应1 光的散射 光在介质中与物体微粒的相互作用 使光的发生改变的现象 2 康普顿效应 在光的散射中 除了与入射光波长相同的成分外 还有比入射光波长的成分 波长改变的多少与有关 3 康普顿效应的意义 康普顿效应表明光子除了具有能量之外 还具有 深入揭示了光的性的一面 为光子说提供了又一例证 预习导学 传播方向 散射角 动量 粒子 更长 二 光的波粒二象性1 光具有波粒二象性 光子既有 又有 2 发生光电效应或康普顿效应取决于 当波长较短的x射线或 射线入射时 产生 当波长较长的可见光或紫外光入射时 主要产生 3 光波是一种 预习导学 粒子的特征 波的特征 入射光的波长 康普顿效应 光电效应 概率波 4 光的波动性和粒子性不是均衡表现的 波长较长时 光子的和很小 波动性比较 波长越长 波动性越 光在与电子相互作用时表现为性 在传播过程中更多地表现为性 预习导学 能量 动量 明显 粒子 明显 波动 一 对康普顿效应的理解1 实验现象 x射线管发出波长为 0的x射线 通过小孔投射到散射物石墨上 x射线在石墨上被散射 部分散射光的波长变长 波长改变的多少与散射角有关 课堂讲义 课堂讲义 2 康普顿效应与经典物理理论的矛盾 按照经典物理理论 入射光引起物质内部带电粒子的受迫振动 振动着的带电粒子从入射光吸收能量 并向四周辐射 这就是散射光 散射光的频率应该等于粒子受迫振动的频率 即入射光的频率 因此散射光的波长与入射光的波长应该相同 不应该出现波长变长的散射光 另外 经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系 课堂讲义 3 光子说对康普顿效应的解释 假定x射线光子与电子发生弹性碰撞 1 光子和电子相碰撞时 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 因为碰撞中交换的能量与碰撞的角度有关 所以波长改变与散射角有关 课堂讲义 例1 白天的天空到处都是亮的 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 波长变长答案d 课堂讲义 课堂讲义 针对训练1康普顿效应证实了光子不仅具有能量 也具有动量 入射光和电子的作用可以看成弹性碰撞 则当光子与电子碰撞时 光子的一些能量转移给了电子 如图5 2 1给出了光子与静止电子碰撞后 电子的运动方向 则碰撞过程中动量 选填 守恒 或 不守恒 能量 选填 守恒 或 不守恒 碰后光子可能沿 选填 1 2 或 3 方向运动 并且波长 选填 不变 变小 或 变长 图5 2 1 课堂讲义 答案守恒守恒1变长解析光子与电子碰撞过程满足动量守恒和能量守恒 所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致 由矢量合成知识可知碰后光子的方向可能沿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 能量减少 由e h 知 频率变小 再根据c 知 波长变长 课堂讲义 二 对光的波粒二象性的理解 课堂讲义 例2 关于光的波粒二象性的理解正确的是 a 大量光子的行为往往表现出波动性 个别光子的行为往往表现出粒子性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 波粒二象性是光的根本属性 有时它的波动性显著 有时它的粒子性显著答案ad 课堂讲义 解析光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显 有时候表现出的波动性较明显 d正确 大量光子的效果往往表现出波动性 个别光子的行为往往表现出粒子性 a正确 光在传播时波动性显著 光与物质相互作用时粒子性显著 b错误 频率高的光粒子性显著 频率低的光波动性显著 c错误 课堂讲义 针对训练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答案c 课堂讲义 解析一切光都具有波粒二象性 光的有些行为 如干涉 衍射 表现出波动性 光的有些行为 如光电效应 表现出粒子性 所以 不能说有的光是波 有的光是粒子 虽然光子与电子都是微观粒子 都具有波粒二象性 但电子是实物粒子 有静止质量 光子不是实物粒子 没有静止质量 电子是以实物形式存在的物质 光子是以场形式存在的物质 所以 不能说光子与电子是同样的一种粒子 课堂讲义 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