1、预习导学3 光的波粒二象性预习导学课堂讲义高中物理选修3-5教科版3 光的波粒二象性预习导学3 光的波粒二象性预习导学课堂讲义目标定位 1.了解康普顿效应及其意义，了解光子理论对康普顿效应的解释.2.知道光的波粒二象性，知道波和粒子的对立统一的关系.3.了解什么是概率波，知道光也是一种概率波预习导学3 光的波粒二象性预习导学课堂讲义1康普顿效应(1)光的散射：光子在介质中和物体微粒相互作用，使光的_发生偏转，这种现象叫光的散射(2)康普顿效应：X射线经物质散射后波长_的现象2光的波粒二象性(1)光既具有_性，又具有_性，即光具有波粒二象性(2)光的波动性的证明：光能发生_、_和色散等波特有的现
2、象传播方向变长波动粒子干涉衍射预习导学3 光的波粒二象性预习导学课堂讲义(3)光的粒子性的证明：光在与其他物质相互作用时，能量和动量是以_的形式进行交换的_现象和康普顿效应证明光具有粒子性4光是一种概率波在双缝干涉实验中，屏上亮纹的地方，是光子到达概率_的地方，暗纹的地方是光子到达概率_的地方所以光波是一种_波，即光波在某处的强度代表着光子在该处出现_3光子的能量 _，动量 p_，两式左侧的 和 p 描述光的_性，右侧的 和 描述光的_性，两式把粒子性和波动性紧密地联系了起来h粒子波动h一份一份光电效应大小概率概率的大小课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性一、对康普顿效应的理解康普顿效应
3、不仅有力地验证了光子理论，而且也证实了微观领域的现象，也严格遵循能量守恒和动量守恒定律康普顿效应深刻揭示出光具有粒子性的一面【例1】康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量图431给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰撞后光子可能沿方向_运动，并且波长_(填“不变”“变短”或“变长”)课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性图431答案 1 变长解析 因光子与电子的碰撞过程动量守恒，所以碰撞后光子和电子的总动量的方向与光子碰撞前动量的方向一致，可见碰撞后光子运动的方向可能沿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，光子的能量减少，由h知，频率变小，再根据c
4、知，波长变长课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性二、对光的波粒二象性的理解实验基础 表现 说明 光的波动性 干涉和衍射 1.光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述.2.足够能量的光在传播时，表现出波的性质.1.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的.2.光的波动性不同于宏观观念的波.课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性光的粒子性 光电效应、康普顿效应 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.少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性 粒子的含义是“不连续”、“一份一份”的.光子不同于宏观观念的粒子 波动
5、性和粒子性的对立、统一 大量光子易显示波动性，而少量光子易显示出粒子性.波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强 光子说并未否定波动性，Eh中，和就是波的概念波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的 hc课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性【例2】(2014伊犁哈萨克高二检测)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课堂讲义预习导学课堂讲义3 光
6、的波粒二象性解析 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错误借题发挥 解答此类问题的关键是要理解以下知识要点：(1)光是一种波，同时也是一种粒子，也就是说光具有波粒二象性；(2)光的波动性在光的传播过程中体现出来，具有一定的波长和频率，能够发生干涉和衍射现象；课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性(3)光的粒子性在它与物质的相互作用时体现出来，光子具有一定的能量(Eh)和
7、动量ph.课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性针对训练 有关光的本性，下列说法正确的是()A光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性 答案 D课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性解析 19 世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释但到了 19 世纪末又发现了光的新现象光电效应，证实光具有粒子性这种现象波动说不能解释，因此，光既具有波动性，又具有粒
8、子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一物体的两个不同侧面，不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性选 D.课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性三、对光是概率波的理解1单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的2大量粒子运动的统计规律：光在传播过程中，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定，所以光是一种概率波课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性【例3】在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子()A一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处C可能落在暗纹处D落在中央亮纹处的可能性最大答案 CD课堂讲义预习导学课堂讲义3 光的波粒二象性 解析 根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确.预习导学3 光的波粒二象性预习导学课堂讲义再见
