2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册课件：4.2康普顿效应　光的波粒二象性（ 第2课时）

第2课时康普顿效应光的波粒二象性第四章2光电效应1.了解康普顿效应及其意义.2.了解光的波粒二象性.学习目标知识梳理重点探究随堂演练课时对点练内容索引NEIRONGSUOYIN一、康普顿效应和光子的动量1.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

.知识梳理大于变大二、光的波粒二象性光的干涉、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，光既具有波动性，又具有

性，即光具有_____________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√×√√一、康普顿效应和光子的动量1.康普顿效应的解释假定光子与电子发生弹性碰撞，按照爱因斯坦的光子说，一个光子不仅具有能量ε＝hν，而且还有动量.如图1所示，这个光子与静止的电子发生弹性碰撞，光子把部分动量转移给了电子，动量由

，因此p减小，波长增大.重点探究图12.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.例1

(2020·全国高三课时练习)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√解析在康普顿效应中，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，例2

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′√解析能量守恒定律和动量守恒定律是自然界的普遍规律，既适用于宏观世界也适用于微观世界.光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律，又由p＞p′，可知λ<λ′，选项C正确.提示光子不仅具有能量ε＝hν，而且还具有动量，光子与物质中的微粒碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律.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.例3

(多选)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.光电效应说明光具有波动性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.光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识√√解析光子说的确立，没有完全否定波动说，使人们对光的本性认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误，D正确；光电效应说明光具有粒子性，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.例4

(多选)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.康普顿效应表明光具有粒子性√√解析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，光的有些现象(如光电效应、康普顿效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子，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，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子，B错误.光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，C正确.康普顿效应表明光具有粒子性，D正确.1.(康普顿效应)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.波长变长随堂演练√123123解析光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子被碰前静止，被碰后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，但速度仍为光速，由ε＝hν知，频率变小，则波长变长，故选项D正确.2.(光的波粒二象性)关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是A.波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性B.光的频率越高，粒子性越明显C.能量越大的光子其波动性越显著D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的粒子性表现明显，在

另外某种场合下的光的波动性表现明显123√解析波粒二象性指光有时表现出的粒子性明显，有时表现出的波动性较明显，或者说在某种场合下光的粒子性表现明显，在另外某种场合下，光的波动性表现明显，A、D说法正确；光的频率越高，能量越大，粒子性相对波动性越明显，B说法正确，C说法错误.1233.(光的波粒二象性)(2019·拉萨那曲第二高级中学高二期末)下列关于光的本性的说法中正确的是A.关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更斯提出了“波动说”，

爱因斯坦提出了“光子说”，综合他们的说法圆满地说明了光的本性B.光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成

微观概念上的粒子C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D.频率低、波长长的光，粒子性特征显著；频率高、波长短的光，波动

性特征显著123√123解析牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，是宏观意义的粒子，而不是微观概念上的粒子，实际上是不科学的；惠更斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”，说明光既具有粒子性，又具有波动性，即具有波粒二象性，才能圆满说明光的本性，故A错误.光具有波粒二象性，不能把光看成宏观概念上的波，故B错误.干涉和衍射是波的特有现象，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故C正确.频率低、波长长的光，波动性特征显著，频率高、波长短的光，粒子性特征显著，故D错误.考点一康普顿效应光子的动量1.(2019·厦门第一中学阶段测试)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全然不同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课时对点练√12345678109解析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，选项D正确.123456781092.(2019·临汾一中模拟)X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则1234567810√91234567810√9√1234567810考点二光的波粒二象性4.(2020·上海市高二期末)如图1，弧光灯发出的光，经过下列实验后产生了两个重要的实验现象：①经过一狭缝后，在后面的锌板上形成明暗相间的条纹；②与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定的角度.则这两个实验现象分别说明A.①和②都说明光有波动性B.①和②都说明光有粒子性C.①说明光有粒子性，②说明光有波动性D.①说明光有波动性，②说明光有粒子性√9图11234567810解析现象①是光的衍射现象，该现象说明了光具有波动性；现象②是光电效应现象，该现象说明了光具有粒子性，故A、B、C错误，D正确.912345678105.(多选)图2中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√图29√1234567810解析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，即说明在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大，选项B正确；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.9123456789106.(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是A.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B.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C.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D.光不可能同时具有波动性和粒子性√√√12345678910解析光既具有波动性，又具有粒子性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A正确；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正确；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正确；光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，故D错误.123456789107.2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机光刻分辨率达到22nm.关于光的认识，下列说法正确的是A.光子除了具有能量之外还具有动量B.波长越长的光，光子动量越大C.光电效应显示了光的波动性D.爱因斯坦测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h√能力综合练12345678910解析光子除了具有能量之外还具有动量，选项A正确；光电效应显示了光的粒子性，选项C错误；密立根测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h，选项D错误.8.(多选)(2020·南昌二中高二月考)美国