第四章　2　第2课时　康普顿效应　光的波粒二象性

第四章KANGPUDUNXIAOYING

GUANGDEBOLIERXIANGXING第2课时康普顿效应光的波粒二象性梳理教材夯实基础/探究重点提升素养/课时对点练1.了解康普顿效应及其意义.2.了解光的波粒二象性.学习目标内容索引梳理教材夯实基础Part1探究重点提升素养Part2课时对点练Part3梳理教材夯实基础Part

11.康普顿效应：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λ0相同的成分外，还有波长

λ0的成分，这个现象称为康普顿效应.2.康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量.3.光子的动量(1)表达式：p＝

.(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小.因此，有些光子散射后波长

.一、康普顿效应和光子的动量大于变大光的干涉、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，光既具有波动性，又具有

性，即光具有_____

性.二、光的波粒二象性粒子粒子波粒二象判断下列说法的正误.(1)光子的动量与波长成反比.(

)(2)光子发生散射后，其波长变大.(

)(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.(

)(4)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子.(

)√×即学即用√√返回探究重点提升素养Part

2一、康普顿效应和光子的动量2.康普顿效应的意义

康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性.

美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变.下列说法正确的是A.当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光

子散射后频率变大B.康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量C.X光散射后与散射前相比，速度变小D.散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变例1√在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，则光子动量减小，但速度仍为光速c，根据p＝

，知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，揭示了光的粒子性，故A、C、D错误，B正确.

(多选)(2021·石家庄二中高二期中)“COVID－19”引起的肺炎病人在进行CT诊断时，肺部影像呈白色(“白肺”)，其物理原理是利用X射线穿透人体肺部进行扫描并呈现灰度不同的图像.X射线的穿透量受物质吸收程度的影响，吸收程度与物质的密度等因素有关.密度越小，吸收X射线的本领越弱，透过人体的量就越多，呈现的图片就越暗，如空气等.密度越大，吸收X射线的本领越强，透过人体的量就越少，呈现的图片为白色，如骨骼等.X射线被物质的吸收主要产生两种效应：光电效应和康普顿效应.依据以上信息，下列说法正确的是例2A.光电效应现象是爱因斯坦最先发现的B.X射线光子被原子中的电子全部吸收从原子中飞出变为具有一定动能

的光电子的现象，属于光电效应，说明X射线具有粒子性C.光电效应中，X射线频率越高，从同种原子中飞出的光电子的最大初

动能越大D.X射线光子只被电子部分吸收，电子能量增大，光子被散射出去，散

射光子波长变长，这说明光子既具有能量又具有动量，这属于康普顿

效应，说明了X射线具有粒子性√√√光电效应现象是赫兹最先发现的，故A错误；根据光电效应现象及产生原因知，B正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电效应中，X射线频率越高，从同种原子中飞出的光电子的最大初动能越大，故C正确；根据康普顿效应现象及产生原因知，D正确.

科学研究证明，光子既有能量也有动量，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λ<λ′D.能量守恒，动量守恒，且λ>λ′√例3二、光的波粒二象性1.光的波动性实验基础：光的干涉和衍射.2.光的粒子性(1)实验基础：光电效应、康普顿效应.(2)表现：①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质；②少量或个别光子容易显示出光的粒子性.(3)说明：①粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；②光子不同于宏观观念的粒子.

(2021·河南辉县第一高级中学高二月考)关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是A.光子说的确立完全否定了波动说B.光的波粒二象性是指光既与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒

子相同C.光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能

解释的实验现象D.光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性例4√光子说的确立，没有完全否定波动说，使人们对光的本质认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误；光的波粒二象性，与宏观概念中的波相同，与微观概念中的粒子不相同，故B错误；波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，故C正确；光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故D错误.

(多选)下列有关光的波粒二象性的说法正确的是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波动性例5√√一切光都具有波粒二象性，光的有些现象(如干涉、衍射)表现出波动性，有些现象(如光电效应、康普顿效应)表现出粒子性，A错误；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，B错误；光的波长越长，波动性越显著，光的波长越短，粒子性越显著，C正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，D正确.返回课时对点练Part

3考点一康普顿效应光子的动量1.康普顿散射的主要特征是A.散射光的波长与入射光的波长完全不同B.散射光的波长有些与入射光的相同，但有些变短了，散射角的大小与

散射波长无关C.散射光的波长有些与入射光的相同，但也有变长的，也有变短的D.散射光的波长有些与入射光的相同，有些散射光的波长比入射光的波

长长些，且散射光波长的改变量与散射角的大小有关√基础对点练12345678910111213测量发现康普顿散射后的X射线中，既有波长不变的X射线，又有波长变长的X射线，而且散射光波长的改变量与散射角的大小有关，波长变长的X射线动量和能量的大小均变小了，这是散射过程中动量和能量守恒的体现，选D.123456789101112132.(2021·南通市高二月考)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长为λ，每个激光脉冲中的光子数目为n，已知普朗克常量为h，光速为c，则A.用激光“焊接”视网膜是因为激光具有高度的相干性12345678910111213√用激光“焊接”视网膜利用了激光频率高、能量高的特点，故A错误；1234567891011121312345678910111213√√考点二光的波粒二象性4.(2021·江苏高二月考)在下列各组现象中，都表现出光具有粒子性的是A.光的折射现象、衍射现象B.光的反射现象、干涉现象C.光的衍射现象、光电效应现象D.光电效应现象、康普顿效应现象√123456789101112135.(2022·上海师大附中学业考试)如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验A.只能证明光具有波动性B.只能证明光具有粒子性C.只能证明光能够发生衍射D.证明光具有波粒二象性√1234567891011121312345678910111213弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性；验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，选D.6.(多选)下列说法正确的是A.因为光子没有静止的质量，所以光子没有动能B.虽然光子没有静止的质量，但光子有动量C.在低速情况下，电子的动能与电子的动量成正比D.光子波长与光子的动量成反比12345678910111213√√虽然光子没有静止的质量，但有运动的质量，故光子有动能，选项A错误.123456789101112137.(2021·洛阳市月考)我国已研发成功“世界上首台分辨率最高的紫外超分辨光刻装备”，对芯片制造领域技术突破作出重大贡献，光刻所用光的波长越短，分辨率越高.下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的说法是A.光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性B.频率越小的光其粒子性越显著，频率越大的光其波动性越显著C.光在传播时往往表现出粒子性，光在跟物质相互作用时往往表现出波

动性D.大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显

示出粒子性√1234567891011121312345678910111213光的波粒二象性是指光既具有波动性，又具有粒子性，二者是统一的，故A错误；在光的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，故B错误；光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性，故C错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故D正确.8.(多选)频率为ν的光子，具有的能量为hν，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，传播速度变小B.光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大C.由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长D.由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率√12345678910111213√12345678910111213碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，A错误；光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即ν>ν′，再由c＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1<λ2，B错误，C、D正确.9.(多选)下列四幅图涉及光的粒子性和波动性，其中说法正确的是A.图甲的光电效应实验说明光具有波粒二象性B.图乙说明，在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大C.图丙的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆孔时发生衍射形成的D.图丁的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面

12345678910111213能力综合练√√12345678910111213题图甲的光电效应实验说明光具有粒子性，选项A错误；题图乙中，黄光的强度越大，饱和电流越大，说明在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大，选项B正确；12345678910111213题图丙的泊松亮斑说明光具有波动性，是光通过小圆板时发生衍射形成的，选项C错误；题图丁的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面，选项D正确.1234567891011121310.美国物理学家阿瑟·阿什金因利用光的力量来操纵细胞获得2018年诺贝尔物理学奖.光在接触物体后，会对其产生力的作用，这个来自光的微小作用可以让微小的物体(如细胞)发生无损移动，这就是光镊技术.在光镊系统中，光路的精细控制非常重要.对此下列说法正确的是A.光镊技术利用光的粒子性B.光镊技术利用光的波动性C.红色激光光子能量大于绿色激光光子能量D.红色激光光子动量大于绿色激光光子动量√光在接触物体后，会对其产生力的作用，则光镊技术利用光的粒子性，A正确，B错误；红光的频率小于绿光的频率，根据E＝hν可知，红色激光光子能量小于绿色激光光子能量，C错误；红色激光光子的频率小于绿色激光光子的频率，则红色激光光子的波长大于绿色激光光子的波长，根据λ＝

可知红色激光光子动量小于绿色激光光子动量，D错误.1234567891011121311.一台激光器发射激光的功率为P，光束垂直入射到真空中的某一平面，被平面完全反射后频率保持不变.已知光的波长为λ，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是A.激光的波长越短，其光子的动量越小B.被平面反射后激光光子的动量变大C.增大激光器发出的激光功率，光束对平面的压力增大D.单位时间内入射到平面的光子数目为√12345678910111213功率增大，光子数增大，光束对平面的