人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學案1：第2課時：康普頓效應 光的波粒二象性

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第2課時康普頓效應光的波粒二象性〖學習目標〗1.了解康普頓效應及意義。2.知道光的波粒二象性，理解其對應統(tǒng)一的關(guān)系．3.會用光的波粒二象性分析有關(guān)現(xiàn)象．〖必備知識〗知識點一、康普頓效應和光子的動量1．光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象．2．康普頓效應：康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應．3．康普頓效應的意義：深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子除了具有能量之外還具有動量．4．光子的能量和動量(1)能量：ε＝hν.(2)動量：p＝eq\f(h,λ).(3)意義能量ε和動量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量；波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動性的典型物理量．因此ε＝hν和p＝eq\f(h,λ)揭示了光的粒子性和波動性之間的密切關(guān)系．知識點二、光的波粒二象性(1)光既有波動性又具有粒子性，即光具有波粒二象性。(2)大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性。(3)頻率越高的光，粒子性越明顯；頻率越低的光，波動性越明顯。(4)光在傳播過程中往往顯示出波動性，在與物質(zhì)作用時往往顯示出粒子性。〖『點石成金』〗1.光既有波動性又有粒子性，二者是統(tǒng)一的.2.光表現(xiàn)為波動性，只是光的波動性顯著，粒子性不顯著而已.3.光表現(xiàn)為粒子性，只是光的粒子性顯著，波動性不顯著而已.〖課堂檢測〗1.下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D．大量光子的行為往往顯示出粒子性2.(多選)關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是()A．關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說”．惠更斯提出“波動說”，愛因斯坦提出“光子說”，它們都說明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子C．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性D．光電效應說明光具有粒子性3．“4G改變生活，5G改變社會”，中國已正式進入5G時代．4G所使用的電磁波頻率一般都低于6GHz（1G=109），而5G所用的電磁波頻率一般在24GHz到100GHz之間，與4G使用的電磁波相比，5G使用的電磁波（）A．光子能量較小 B．光子動量較大C．在真空中傳播速度更大 D．遇到障礙物更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象4．影響顯微鏡分辨本領(lǐng)的一個因素是波的衍射，衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)越低。利用電子束工作的電子顯微鏡有較高的分辨本領(lǐng)，它是用高壓對電子束加速，最后打在感光膠片上來觀察顯微圖像。以下說法正確的是（）A．加速電壓越高，電子的波長越長，分辨本領(lǐng)越高B．加速電壓越高，電子的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯C．如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡比用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)高D．如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡和用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)相同5．如圖為一玻璃球過球心O的橫截面，兩條可見光線1、2合在一起平行于橫截面的直徑從A點射入玻璃球，分成光線3、4。已知光線1、2與OA的夾角為60°，3、4與OA的夾角分別為45°、30°，則這兩束光（）A．3、4兩種光對此種玻璃的折射率之比B．3、4兩種光在此種玻璃中的速度之比C．光子動量p3＞p4D．射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距6．如圖，弧光燈發(fā)出的光，經(jīng)過下列實驗后產(chǎn)生了兩個重要的實驗現(xiàn)象。①經(jīng)過一狹縫后，在后面的鋅板上形成明暗相間的條紋；②與鋅板相連的驗電器的鋁箔張開了一定的角度。則這兩個實驗現(xiàn)象分別說明（）A．①和②都說明光有波動性 B．①和②都說明光有粒子性C．①說明光有粒子性，②說明光有波動性 D．①說明光有波動性，②說明光有粒子性

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁1.C〖解析〗一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，有些行為(如光電效應)表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說有的光是波，有的光是粒子．雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣的一種粒子．光的波粒二象性的理論和實驗表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性．光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，其光子能量越大，個別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應，所以其粒子性就很顯著，故C正確，A、B、D錯誤．2.CD〖解析〗光的波動性指大量光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動規(guī)律來描述，不是惠更斯的波動說中宏觀意義下的機械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一個光子，不是牛頓微粒說中的經(jīng)典微粒．某現(xiàn)象說明光具有波動性，是指波動理論能解釋這一現(xiàn)象．某現(xiàn)象說明光具有粒子性，是指能用粒子說解釋這個現(xiàn)象．要區(qū)分說法和物理史實與波粒二象性之間的關(guān)系．C、D正確，A、B錯誤．3．B〖解析〗根據(jù)光子能量可知5G使用的電磁波光子能量較大，A錯誤；根據(jù)光子動量可知，5G使用的電磁波光子動量較大，B正確；所有頻率的光在真空中傳播的速率均為，C錯誤；由于波長可知5G使用的電磁波波長更短，遇到障礙物不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，D錯誤。4．C〖解析〗設(shè)加速電壓為U，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，則，又，故，可得，對電子來說，加速電壓越高，λ越小，衍射現(xiàn)象越不明顯，分辨本領(lǐng)越高，故AB錯誤；電子與質(zhì)子比較，質(zhì)子質(zhì)量遠大于電子質(zhì)量，可知質(zhì)子加速后的波長要小得多，衍射不明顯，分辨本領(lǐng)強，故C正確，D錯誤；5．B〖解析〗根據(jù)折射定律可得，光線3的折射率為，光線4的折射率為，則3、4兩種光對此種玻璃的折射率之比為故A錯誤；根據(jù)可知，3、4兩種光在此種玻璃中的速度之比為故B正確；光在介質(zhì)中的傳播頻率不變，根據(jù)可知，由于，所以，根據(jù)光子動量可得，，故C錯誤；根據(jù)干涉條紋間距公式可知，波長越大，干涉條紋間距越大，由于，則，故D錯誤。6．D〖解析〗現(xiàn)象①是光的干涉現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明了光具有波動性?，F(xiàn)象②是光電效應現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明了光具有粒子性，故ABC錯誤，D正確。第2課時康普頓效應光的波粒二象性〖學習目標〗1.了解康普頓效應及意義。2.知道光的波粒二象性，理解其對應統(tǒng)一的關(guān)系．3.會用光的波粒二象性分析有關(guān)現(xiàn)象．〖必備知識〗知識點一、康普頓效應和光子的動量1．光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象．2．康普頓效應：康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應．3．康普頓效應的意義：深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子除了具有能量之外還具有動量．4．光子的能量和動量(1)能量：ε＝hν.(2)動量：p＝eq\f(h,λ).(3)意義能量ε和動量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量；波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動性的典型物理量．因此ε＝hν和p＝eq\f(h,λ)揭示了光的粒子性和波動性之間的密切關(guān)系．知識點二、光的波粒二象性(1)光既有波動性又具有粒子性，即光具有波粒二象性。(2)大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性。(3)頻率越高的光，粒子性越明顯；頻率越低的光，波動性越明顯。(4)光在傳播過程中往往顯示出波動性，在與物質(zhì)作用時往往顯示出粒子性?！肌狐c石成金』〗1.光既有波動性又有粒子性，二者是統(tǒng)一的.2.光表現(xiàn)為波動性，只是光的波動性顯著，粒子性不顯著而已.3.光表現(xiàn)為粒子性，只是光的粒子性顯著，波動性不顯著而已.〖課堂檢測〗1.下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著D．大量光子的行為往往顯示出粒子性2.(多選)關(guān)于光的本性，下列說法中正確的是()A．關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說”．惠更斯提出“波動說”，愛因斯坦提出“光子說”，它們都說明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏觀概念上的波，也可以看成微觀概念上的粒子C．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性D．光電效應說明光具有粒子性3．“4G改變生活，5G改變社會”，中國已正式進入5G時代．4G所使用的電磁波頻率一般都低于6GHz（1G=109），而5G所用的電磁波頻率一般在24GHz到100GHz之間，與4G使用的電磁波相比，5G使用的電磁波（）A．光子能量較小 B．光子動量較大C．在真空中傳播速度更大 D．遇到障礙物更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象4．影響顯微鏡分辨本領(lǐng)的一個因素是波的衍射，衍射現(xiàn)象越明顯，分辨本領(lǐng)越低。利用電子束工作的電子顯微鏡有較高的分辨本領(lǐng)，它是用高壓對電子束加速，最后打在感光膠片上來觀察顯微圖像。以下說法正確的是（）A．加速電壓越高，電子的波長越長，分辨本領(lǐng)越高B．加速電壓越高，電子的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯C．如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡比用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)高D．如果加速電壓相同，則用質(zhì)子束工作的顯微鏡和用電子束工作的顯微鏡分辨本領(lǐng)相同5．如圖為一玻璃球過球心O的橫截面，兩條可見光線1、2合在一起平行于橫截面的直徑從A點射入玻璃球，分成光線3、4。已知光線1、2與OA的夾角為60°，3、4與OA的夾角分別為45°、30°，則這兩束光（）A．3、4兩種光對此種玻璃的折射率之比B．3、4兩種光在此種玻璃中的速度之比C．光子動量p3＞p4D．射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距6．如圖，弧光燈發(fā)出的光，經(jīng)過下列實驗后產(chǎn)生了兩個重要的實驗現(xiàn)象。①經(jīng)過一狹縫后，在后面的鋅板上形成明暗相間的條紋；②與鋅板相連的驗電器的鋁箔張開了一定的角度。則這兩個實驗現(xiàn)象分別說明（）A．①和②都說明光有波動性 B．①和②都說明光有粒子性C．①說明光有粒子性，②說明光有波動性 D．①說明光有波動性，②說明光有粒子性

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁1.C〖解析〗一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，有些行為(如光電效應)表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說有的光是波，有的光是粒子．雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣的一種粒子．光的波粒二象性的理論和實驗表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性．光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，其光子能量越大，個別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應，所以其粒子性就很顯著，故C正確，A、B、D錯誤．2.CD〖解析〗光的波動性指大量光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動規(guī)律來描述，不是惠更斯的波動說中宏觀意義下的機械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一個光子，不是牛頓微粒說中的經(jīng)典微粒．某現(xiàn)象說明光具有波動性，是指波動理論能解釋這一現(xiàn)象．某現(xiàn)象說明光具有粒子性，是指能用粒子說解釋這個現(xiàn)象．要區(qū)分說法和物理史實與波粒二象性之間的關(guān)系．C、D正確，A、B錯誤．3．B〖解析〗根據(jù)光子能量可知5G使用的電磁波光子能量較大，A錯誤；根據(jù)光子動量可知，5G使用的電磁波光子動量較大，B正確；所有頻率的光在真空中傳播的速率均為，C錯誤；由于波長可知5G使用的電磁波波長更短，遇到障礙物不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，D錯誤。4．C〖解析〗設(shè)加速電壓為U，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，則，又，故，可得，對電子來說，加速電壓越高，λ越小，衍射現(xiàn)象越不明顯，分辨本領(lǐng)越高，故AB錯誤；電子與質(zhì)子比較，質(zhì)子質(zhì)量遠大于電子質(zhì)量，可知質(zhì)