光的波粒二象性

光的波粒二象性導(dǎo)學(xué)案[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解康普頓效應(yīng)現(xiàn)象及其意義；2.了解光的波粒二象性，感受微觀粒子運動的復(fù)雜性；3.了解光是一種概率波，感受宏觀微觀的辯證統(tǒng)一。[自主預(yù)習(xí)]一、康普頓效應(yīng)1．光的散射：光在介質(zhì)中與物體微粒的相互作用，使光的傳播方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象叫。2．康普頓效應(yīng)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，除原波長外，還發(fā)現(xiàn)了波長隨散射角的增大而的譜線．X射線經(jīng)物質(zhì)散射后波長變長的現(xiàn)象，稱為。3．康普頓的理論當(dāng)光子與電子相互作用時，既遵守能量守恒定律，又遵守守恒定律．在碰撞中光子將能量hν的一部分傳遞給了電子，光子能量減少，波長。4．康普頓效應(yīng)的意義康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外，還具有動量，深入揭示了光的性的一面，為光子說提供了又一例證．二、光的波粒二象性光是一種概率波1．光的波粒二象性(1)光既具有，又具有，即光具有。(2)光子的能量和動量①能量：E＝②動量：p＝(3)意義能量E和動量p是描述物質(zhì)的性的重要物理量；波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的性的典型物理量．因此E＝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．2．光是一種波[自主檢測]1．正誤判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)康普頓效應(yīng)證實了光子不僅具有能量，也具有動量． ()(2)康普頓效應(yīng)進一步說明光具有粒子性． ()(3)光子發(fā)生散射時，其動量大小發(fā)生變化，但光子的頻率不發(fā)生變化． ()(4)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動性． ()(5)光子數(shù)量越大，其粒子性越明顯． ()(6)光子通過狹縫后落在屏上明紋處的概率大些． ()2．(多選)美國物理學(xué)家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(yīng)．關(guān)于康普頓效應(yīng)，以下說法正確的是()A．康普頓效應(yīng)說明光子具動量B．康普頓效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有波動性C．康普頓效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性D．當(dāng)光子與晶體中的電子碰撞后，其能量增加3．關(guān)于光的波粒二象性，下列說法中正確的是()A．光的頻率越高，衍射現(xiàn)象越容易看到B．光的頻率越高，粒子性越顯著C．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性D．光的波粒二象性否定了光的電磁說4.康普頓效應(yīng)證實了光子不僅具有能量，也有動量．如圖給出了光子與靜止電子碰撞后電子的運動方向，則碰后光子可能沿__________方向運動，并且波長__________(選填“不變”“變短”或“變長”)．5．頻率為ν的光子，具有的能量為hν，動量為eq\f(hν,c)，將這個光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原運動方向，這種現(xiàn)象稱為光子的散射，下列關(guān)于光子散射的說法正確的是()A．光子改變原來的運動方向，且傳播速度變小B．光子改變原來的傳播方向，但傳播速度不變C．光子由于在與電子碰撞中獲得能量，因而頻率增大D．由于受到電子碰撞，散射后的光子波長小于入射光子的波長6.有關(guān)光的本性，下列說法正確的是()A．光既具有波動性，又具有粒子性，兩種性質(zhì)是不相容的B．光的波動性類似于機械波，光的粒子性類似于質(zhì)點C．大量光子才具有波動性，個別光子只具有粒子性D．由于光既具有波動性，又具有粒子性，無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性7．(多選)對光的認(rèn)識，下列說法中正確的是()A．個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性B．光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的C．光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時，就不具有波動性了D．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯，在另外某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯8．(多選)關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是()A．大量光子的行為往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性B．光在傳播時是波，而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子C．高頻光是粒子，低頻光是波D．波粒二象性是光的根本屬性，有時它的波動性顯著，有時它的粒子性顯著9．(多選)能說明光具有波粒二象性的實驗是()A．光的干涉和衍射B．光的干涉和光電效應(yīng)C．光的衍射和康普頓效應(yīng)D．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)10．(多選)關(guān)于光的波粒二象性，下列正確的說法是()A．光的頻率越高，光子的能量越大，粒子性越顯著B．光的波長越長，光的能量越小，波動性越顯著C．頻率高的光子不具有波動性，波長較長的光子不具有粒子性D．個別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動性參考答案1.√√×√×√2.AC[康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，B項錯誤，A、C項正確；光子與晶體中的電子碰撞時滿足動量守恒和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量轉(zhuǎn)移給電子，光子的能量會減少，D項錯誤．]3.B[光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的電磁說，只是說某些情況下粒子性明顯，某些情況下波動性明顯，故D錯誤．光的頻率越高，波長越短，粒子性越明顯，波動性越不明顯，越不易看到其衍射現(xiàn)象，故B正確，A錯誤．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，故C錯誤．]4.[答案]1變長[解析]因光子與電子在碰撞過程中動量守恒，所以碰撞之后光子和電子的總動量的方向與光子碰前動量的方向一致，可見碰后光子運動的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通過碰撞，光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，能量減少，由ε＝hν知，頻率變小，再根據(jù)c＝λν知，波長變長．5.B[碰撞后光子改變原來的運動方向，但傳播速度不變，A錯誤，B正確；光子由于在與電子碰撞中損失能量，因而頻率減小，即ν＞ν′，再由c＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1<λ2，C、D錯誤．]6.D[光既具有波動性，又具有粒子性，但它又不同于宏觀觀念中的機械波和粒子．波動性和粒子性是光在不同情況下的不同表現(xiàn)，是同一客體的兩個不同側(cè)面、不同屬性，我們無法用其中的一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性．只有選項D正確．]7.ABD[個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性；光與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)為波動性；光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，因為波動性表現(xiàn)為粒子分布概率，光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性，因為大量粒子的個別行為呈現(xiàn)出波動規(guī)律，故正確選項有A、B、D.]8.AD[光的波粒二象性指光有時候表現(xiàn)出的粒子性較明顯，有時候表現(xiàn)出的波動性較明顯，選項D正確；大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，選項A正確；光在傳播時波動性顯著，光與物質(zhì)相互作用時粒子性顯著，選項B錯誤；頻率高的光粒子性顯著，頻率