高中物理 第四章 波粒二象性 4.3 光的波粒二象性导学案 教科版选修3-5-教科版高二选修3-5物理学案VIP免费

3光的波粒二象性[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.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，使光的传播方向发生偏转，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变长的现象．2．光的波粒二象性(1)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．(2)光的波动性的证明：光能发生干涉、衍射和色散等波特有的现象．(3)光的粒子性的证明：光在与其他物质相互作用时，能量和动量是以一份一份的形式进行交换的．光电效应现象和康普顿效应证明光具有粒子性．3．光子的能量ε＝hν，动量p＝，两式左侧的ε和p描述光的粒子性，右侧的ν和λ描述光的波动性，两式把粒子性和波动性紧密地联系了起来．4．光是一种概率波在双缝干涉实验中，屏上亮纹的地方，是光子到达概率大的地方，暗纹的地方是光子到达概率小的地方．所以光波是一种概率波，即光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对康普顿效应的理解康普顿效应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1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”)．图1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ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．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．光的粒子性光电效应、康普顿效应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少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性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波动性和粒子性的对立、统一①大量光子易显示波动性，而少量光子易显示出粒子性．②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①光子说并未否定波动性，E＝hν＝中，ν和λ就是波的概念．②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【例2】(多选)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；(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(ε＝hν)和动量.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...