新课标粤教版3-5选修三2.3《康普顿效应及其解释》WORD教案2
高中物理 第二章 波粒二象性 2.3 康普顿效应及其解释 2.4 光的波粒二象性教学案 粤教版选修35
第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性[目标定位] 1.了解康普顿效应及其意义.2.知道光的波粒二象性并会分析有关现象.3.了解什么是概率波，知道光也是一种概率波．一、康普顿效应及其解释1．康普顿效应(1)用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象后来称为康普顿效应．(2)光子的能量为ε＝hν，光子的动量为p＝hλ.2．康普顿对散射光波长变化的解释(1)散射光波长的变化，是入射光子与物质中的电子发生碰撞的结果．(2)物质中电子的动能比入射光子的能量小很多，电子可以看做是静止的．(3)光子与电子作用过程中，总能量、总动量均守恒．(4)光子因与电子相碰，有一部分能量和动量给了电子，光子的能量和动量均减小了，这样，散射光的波长也就变长了．3．康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．二、光的波粒二象性1．光的波粒二象性的本质(1)双缝干涉实验装置如图1所示．图1(2)实验要求：降低光源S的强度，直到入射光减弱到没有两个光子同时存在的程度．(3)实验结果：①短时间，感光片上呈现杂乱分布的亮点．②较长时间，感光片上呈现模糊的亮纹．③长时间，感光片上形成清晰的干涉图样．(4)实验结论：光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性．2．概率波(1)对干涉实验中明暗条纹的解释每个光子按照一定的概率落在感光片的某一点，概率大的地方落下的光子多，形成亮纹；概率小的地方落下的光子少，形成暗纹．(2)光波是一种概率波，干涉条纹是光子在感光片上各点概率分布的反映．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、康普顿效应1．实验结果1918年～1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除有与入射线波长相同的射线外，还有波长比入射线波长更长的射线．人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应．2．光子说对康普顿效应的解释假定X射线光子与电子发生弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似．按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量ε＝hν，而且还有动量．如图2所示．这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大．同时，光子还使电子获得一定的动量．这样就圆满地解释了康普顿效应．图2【例1】康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，如图3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________(选填“不变”、“变短”或“变长”)．图3答案 1 变长解析根据动量守恒定律知，光子与静止电子碰撞前后动量守恒，相碰后合动量应沿2方向，所以碰后光子可能沿1方向运动，由于动量变小，故波长应变长．针对训练在康普顿效应中，光子与电子发生碰撞后，关于散射光子的波长，下列说法正确的是( )A．一定变长B．一定变短C．可能变长，也可能变短D．决定于电子的运动状态答案 A解析因为光子入射的能量很大，比电子的能量要大得多，碰撞时，动量和能量都守恒，碰后一定是电子的动能增加，光子的能量减少，所以散射光子的波长一定变长，选项A正确．二、对光的波粒二象性的理解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，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(p＝hλ)．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，所以光波是一种概率波．【例3】(多选)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，是不可确定的，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.对康普顿效应的理解1．关于康普顿效应，下列说法不正确的是( )A．康普顿在研究X射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动说提供了依据B．X射线散射时，波长改变的多少与散射角有关C．发生散射时，波长较短的X射线或γ射线入射时，产生康普顿效应D．爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿效应支持粒子说答案 A解析美国物理学家康普顿在研究X射线散射时，发现散射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光子说却可以解释，A错；波长改变的多少与散射角有关，B对；当波长较短时发生康普顿效应，较长时发生光电效应，C对、D对．2．一个沿着一定方向运动的光子和一个原来静止的自由电子相互碰撞，碰撞之后电子向某一方向运动，而光子沿着另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来入射时相比( ) A．散射光子的能量减少B．光子的能量增加，频率也增大C．速度减小D．波长减小答案 A解析由于光子既具有能量，也具有动量，因此在碰撞过程中遵循能量守恒定律，所以光子能量减少，频率减小，波长增大．对光的波粒二象性的理解3．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．大量光子的行为往往显示出粒子性答案 C解析一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性．所以，不能说有的光是波，有的光是粒子；虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，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；光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．故选项C正确，A、B、D错误．4．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．光波频率越高，粒子性越明显C．能量越大的光子其波动性越显著D ．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性E ．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，在另外某种场合下光的波动性表现明显 答案 C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，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；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，A 、D 、E 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．(时间：60分钟)题组一 康普顿效应1．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，电子向某一个方向运动，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 ．波长变长答案 D解析 光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量均增加，所以光子的动量、能量减小，故C 错误；由λ＝hp、ε＝h ν可知光子频率变小，波长变长，故A 错误、D 正确；由于光子速度是不变的，故B 错误．2．光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的是( )A ．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律B ．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程C ．两种效应都属于吸收光子的过程D ．光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞的过程 答案 D解析 光电效应吸收光子放出电子，其过程能量守恒，但动量不守恒，康普顿效应相当于光子与电子弹性碰撞的过程，并且遵守动量守恒定律和能量守恒定律，两种效应都说明光具有粒子性．故D 正确．3．科学研究证明，光子有能量也有动量，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，动量不守恒，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′答案 C解析能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，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．光子与电子碰撞前光子的能量ε＝hν＝h cλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量ε′＝hν′＝h cλ′，由ε＞ε′可知λ＜λ′，选项C正确．题组二光的波粒二象性4．(多选)说明光具有粒子性的现象是( )A．光电效应B．光的干涉C．光的衍射D．康普顿效应答案AD5．(多选)关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是( )A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说B．光电效应现象说明了光的粒子性C．光波不同于机械波，它是一种概率波D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一答案BC解析爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A错；光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的，B对；光子在少量的情况下表现粒子性，大量的情况下表现波动性，所以C对；光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，D错．6．下列现象能说明光具有波粒二象性的是( )A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．光的反射和光电效应D．泊松亮斑和光电效应答案 D解析光的色散、光的反射可以从波动性和粒子性两方面分别予以理解，故A、C选项错误．光的干涉、衍射现象只说明光的波动性，B选项错误．泊松亮斑能说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故D选项正确．7．关于光的本性，下列说法正确的是( )A．波动性和粒子性是相互矛盾和对立的，因此光具有波粒二象性是不可能的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子具有波动性，个别光子具有粒子性D．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性答案 C解析由光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的．但是不同于宏观的机械波和宏观粒子，波动性和粒子性是光在不同情况下的表现，是同一客观事物的两个侧面．我们无法用一种学说去解释光的所有行为，只能认为光具有波粒二象性．实际上光是一种概率波，即少数光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性，综上所述选项C正确．8．(多选)关于光的性质，下列叙述中正确的是( )A．在其他同等条件下，光的频率越高，衍射现象越容易看到B．频率越高的光，粒子性越显著；频率越低的光，波动性越显著C．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D．如果让光子一个一个地通过狭缝时，它们将严格按照相同的轨道和方向做极有规则的匀速直线运动答案BC解析光具有波粒二象性，频率越高，粒子性越显著；少量光子表现出粒子性，但光子的波粒二象性是本身固有的．9．(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D．单个光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性答案AD10．(多选)为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成照相底片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是( )A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的单缝，如果时间很短，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样C．大量光子的运动显示光的波动性D．个别光子的运动显示光的粒子性，光只有波动性没有粒性答案AC解析光的波动性是统计规律的结果，对个别光子我们无法判断它落到哪个位置；对于大量光子遵循统计规律即大量光子的运动或曝光时间足够长，显示出光的波动性．11．(多选)关于光的波粒二象性，正确的说法是( )A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性答案ABD解析光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越明显，反之波动性越明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故选项A、B、D正确．12．(多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是( )A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性答案BCD解析牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，A错；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确．。
高中物理粤教版选修3-5课件：第2章 第3节 康普顿效应及其解释+第4节 光的波粒二象性
光的波粒二象性
[先填空] 1．光的波粒二象性的本质 (1)光的干涉 和 衍射实验表明，光是一种电磁波，具有波动性． (2) 光电效应和康普顿效应则表明，光在与物体相互作用时，是以一个个
光子的形式出现的，具有粒子性．
(3)光既有粒子性 ，又有 波动性，单独使用波或粒子的解释都无法完整地描 述光所有的 性质，这种性质称为波粒二象性．
3．下列说法正确的是(
)
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．光子和电子是不同的两种粒子，但都具有波粒二象性 D．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 E．γ 射线的波长较短，粒子性较显著
【解析】
光同时具有波粒二象性，只不过在有的情况下波动性显著，有
[再判断] 1． 散射光波长的变化， 是入射光与物质中的自由电子发生碰撞的结果． (√) 2．光子与电子作用过程中，总能量、总动量均守恒．(√) 3．光的电磁理论能够解释康普顿效应．(×)
[后思考] 太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处 都是亮的；宇航员在太空中尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的．为 什么？
知 识 点 一
第三节 第四节
知 识 点 二
康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
学 业 分 层 测 评
学 习 目 标 1.了解康普顿效应，知 道康普顿效应进一步 证明了光的粒子性． (重 点) 2．理解光的波粒二象 性，知道光是一种概率 波．(难点)
知 识 脉 络
康普顿效应及其解释
[先填空] 1．康普顿效应：用光照射物体时，散射出来的光的波长会变长的现象，称 为康普顿效应． h 2．光子的动量：p＝ λ
【答案】 1 长
2．假如一个光子与一个静止的电子碰撞，光子并没有被吸收，只是被电子 反弹回来，散射光子的频率与原来光子的频率相比哪个大？为什么？
粤教版高中物理选修3-5 2.3康普顿效应及解释_学案
康普顿效应及其解释【学习目标】1．了解什么是康普顿效应。
2．了解康普顿效应的解释。
3．了解光子具有动量，并了解光子动量的表达式。
【学习重难点】了解康普顿效应的解释。
【学习过程】知识要点一、康普顿效应光在介质中与微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。
美国物理学家_________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，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为_________效应。
康普顿的学生，中国留学生吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。
二、康普顿效应的解释按照经典光的电磁理论，光波波长在散射前后应该不变。
可见，光的电磁理论在解释康普顿效应时，再次遇到了困难（在光电效应中也遇到了困难）。
康普顿用_______提出的光子概念十分成功地解释了这种效应。
他的基本思想是，X射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子一样具有动量，X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，求解这些方程，可以得出散射光波长的λ，理论结果与实验符合得很好。
康普顿因此获得了1927年的诺贝尔物理学奖。
________效应和________效应深入地揭示了光的粒子性的一面。
前者表明了光子具有能量，后者表明了光子除了能量之外还具有______。
三、光子的动量在狭义相对论中，一定的质量m与一定的能量E相对应：E=mc2。
一个光子的能量是hν，所以光子的质量是：m＝________ 根据动量的定义p=mv，可得光子的动量是：p＝___________ 。
所以光子的动量为：p＝__________在康普顿效应中，入射的光子与晶体中的电子发生碰撞，把一部分动量转移给了电子，因而光子动量______，从p=h/λ得知，动量p减小意味着波长λ______，因此有些光子散射后波长变大。
按照能量表达式ε=hν和动量表达式p=h/λ对康普顿效应做定量分析，其结论与实验事实符合得很好。
2024-2025学年高中物理第2章第3节康普顿效应及其解释第4节光的波粒二象性教案粤教版选修3-5
简要回顾上节课学习的物理知识，帮助学生建立知识之间的联系。
提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为康普顿效应和光的波粒二象性新课学习打下基础。
（三）新课呈现（预计用时：25分钟）
知识讲解：
清晰、准确地讲解康普顿效应和光的波粒二象性的知识点，结合实例帮助学生理解。
突出教学重点，强调难点，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。
2.设计一些实验操作题，要求学生根据实验原理和步骤，设计实验方案，以培养学生的实验操作能力和创新思维。
3.布置一些思考题，要求学生分析康普顿效应和光的波粒二象性在实际生活中的应用，以提高学生的实际应用能力和创新意识。
4.布置一些小组合作作业，要求学生分工合作，共同完成任务，以培养学生的团队协作能力和沟通能力。
本节课的教学对象为高中物理选修3-5的学生，他们已经掌握了基本的物理知识和一定的实验技能。在教学过程中，需要引导学生通过观察实验现象，分析问题，推理得出结论，从而提高他们的科学素养和解决问题的能力。
教学目标：
1.了解康普顿效应的实验现象、原因及其意义。
2.理解光的波粒二象性的概念，并能解释相关实验现象。
5.对于学生在作业中表现出的创新思维和实际应用能力，给予肯定和表扬，鼓励学生继续努力。
6.对于学生在作业中出现的团队合作问题，给予指导和建议，帮助学生提高团队协作能力。
作业反馈：
1.对学生的作业进行及时批改，检查学生的答题情况，了解学生对知识点的掌握程度。
2.对于学生的错误答案，及时指出错误所在，给出正确的答案和解释，帮助学生理解并改正错误。
3.对于学生的优秀作业，给予表扬和鼓励，以激发学生的学习积极性和自信心。
4.对于学生在作业中提出的问题，及时给予解答，帮助学生解决疑惑。
新课标粤教版35选修三《康普顿效应及其解释》WORD教案2
新课标粤教版35选修三《康普顿效应及其解释》WORD 教案2【学习目标】（1）了解什么是康普顿效应。
（2）明白光子是具有动量的，并了解光子动量的表达式。
（3）了解康普顿效应用光的电磁理论说明遇到的困难，了解康普顿是如何说明康普顿效应的。
【学习重点】康普顿效应及其说明【自主学习】1、用X 射线照耀物体时，一部分散射出来的X 射线的波长会 ，那个现象称为康普顿效应。
2、按经典电磁理论，散射前后光的频率 ，因而散射光的波长与入射光的波长 ，不应该显现波长 的散射光。
3、光子不仅具有能量，其表达式为 ，还具有 ，其表达式为 。
4、一个光子与静止的电子（电子的速度相对光速而言能够忽略不计）发生弹性碰撞，光子把部分能量转移给了电子，能量由h ν减小为h ν’，因此频率 ，波长 ，同时刻子还使电子获得一定的 。
5、X 射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守 定律和 定律。
【知识要点】康普顿效应（1）光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。
（2）康普顿效应1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发觉散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。
例题1：频率为v 的光子，具有的能量为hv ，将那个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原先的运动方向，这种现象称为光的散射，散射后的光子（ ）A 虽改变原先的运动方向，但频率保持不变；B 光子将从电子处获得能量，因而频率将增大；C 散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反；D 由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率（3）康普顿散射的实验装置与规律：按经典电磁理论：假如入射X 光是某种波长的电磁波，散射光的波长是可不能改变的！散射中显现0λλ≠的现象，称为康普顿散射。
康普顿散射曲线的特点：① 除原波长0λ外显现了移向长波方向的新的散射波长λ② 新波长λ随散射角的增大而增大。
粤教版高二物理选修3-5讲学案：2.3康普顿效应及解释(无答案)
2、3 康普顿效应及其解释 讲学案高二级 班 姓名 座号 周次 星期一、学习目标:1、知道康普顿效应现象，2、知道光子动量的表达式。
二、复习检测:1．对光电效应的解释正确的是( )①金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光电子，它积累的动能足够大时，就能逸出金属 ②如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服表面的引力要做的最小功，光电子便不能逸出来，即光电效应便不能发生了③发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，发射的光电子的最大初动能就越大④由于不同的金属逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同A ．①④B ．①②④C ．②④D ．②③④2．用波长为2.0×10－7 m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s ，结果取两位有效数字)( )A ．5.5×1014 HzB ．7.9×1014 HzC ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015 Hz1．X 射线的波长会 ，这个现象称为康普顿效应．2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率 ，因而散射光的波长与入射光的波长 ，不应该出现波长 的散射光．3．光子不仅具有能量，其表达式为 ，还具有 ，其表达式为p ＝h λ. 4．一个光子与静止的电子(电子的速度相对光速而言可以忽略不计)发生弹性碰撞，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率 ，波长 ，同时光子还使电子获得一定的5．X 射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守 定律和 定律． 典题：1、科学研究证明，光子有能量也有动量，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′2、频率为ν的光子，具有的能量为hν，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射．散射后的光子( )A ．虽改变原来的运动方向，但频率保持不变B ．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大C ．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反D ．由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率四、巩固练习1．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子假说．从科学研究的方法来说，这属于( )A ．等效替代B ．控制变量D ．数学归纳 D ．科学假说2．(多选)光同时具有波及粒子的性质，其粒子性可由( )A ．光的干涉现象看出B ．光的衍射现象看出C ．光电效应看出D ．康普顿效应看出五、课堂小结（略）(1)光子不仅具有能量，也具有动量，其表达式分别为ε＝hν，p ＝h λ. (2)光子动量p ＝h λ的理解：由质能方程ε＝mc 2和ε＝hν可得光子质量m ＝hνc 2，故由动量的定义式p ＝mc ＝hνc 2·c ＝h νc ＝h λ. 六、作业1、求波长为0.35 nm 的X 射线光子的能量和动量大小．(已知h ＝6.63×10－34 J·s)2、若一个光子的能量等于一个电子的静能量，试问该光子的动量和波长是多少？在电磁波谱中它属于何种射线？。
最新-2021秋高中物理粤教版选修35课件：2324康普顿效应及其解释 光的波粒二象性 精品
(3)波长越长的光越易表
现出波动性
一
二
三
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
续表
实验
表现
说明
基础
光电 (1)当光同物质发生作用
效
时,这种作用是“一份一份” (1)粒子的含义是“不连
光的
应、 进行的,表现出粒子的性
续”“一份一份”的.
粒
康普 质.
(2)光子不同于宏观概念
子性
顿
(2)少量或个别光子清楚地 的粒子
普顿效应表明光具有粒子性.即光具有波粒二象性.
2.光子的能量和动量
ℎ
能量表达式:ε=hν,动量表达式:p= .
3.h的意义
能量和动量是描述物质的粒子性的重要物理量,波长和频率是描
述物质的波动性的典型物理量,表达式中左边是粒子性、右边是波
动性,是h起了重要作用,架起了波动性和粒子性的桥梁.
一
二
三
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
光子说是如何对康普顿效应进行解释的?
答案:假定X射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球
比赛中的两球碰撞很相似.按照爱因斯坦的光子说,一个X射线光子
不仅具有能量 ε=hν,而且还有动量,如图所示.这个光子与静止的电
子发生弹性斜碰,光子把部分能量转移给了电子,能量由hν减小为
hν',因此频率减小,波长增大.同时,光子还使电子获得一定的动量.
一
二
三
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
【例1】 (多选)美国物理学家康普顿在研究石墨对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
2020粤教版高中物理选修(3-5)第2章《波粒二象性》第三节 康普顿效应及其解释 第四节 光的波粒二象性
守恒、能量守恒．电子碰前可认为是静止的，碰后获得了 一定的动量和能量，碰后光子的动量、能量减少，散射光的波 长变长．
康普顿效应再次证明了爱因斯坦光子假说的正确性．它不
仅证明了光子具有能量，同时还证明了光子具有动量．
栏 目
链
如果按照经典电磁理论，入射波引起物质中电子的振动， 接
这种振动频率必然与入射波的频率相同，从而引起的散射波也
应该与入射波的频率相同，而散射前后的介质相同，所以散射
前后波长也就不变．因此康普顿效应说明了光具有粒子性．
例1 求波长为0.35 nm的X射线光子的能量和动量大 小．(已知h＝6.63×10－34 J·s)
解析：波长为 0.35 nm 的 X 射线光子的能量为
栏
ε＝hν＝hλc＝6.63×0.1305－×341×0－39×108 J＝5.68×10－16 J1
的所有性质．
6．光既有__波__动____性，又有___粒__子___性，我们把光的 这种性质叫做光的___波__粒__二_．象性
7．干涉条纹是光子在感光片上各点的__概__率____分布的
反映．这种____概__率__分布就好像____波__的__强__度__的分布，称光
栏 目
波是一种概率波．
链 接
2．按照经典电磁理论，散射前后光的频率__不__变__，因而
栏
散
射
光
的
波
长
与
入
射
光
的
波
长
__相__等____
，不
应该
出现
波长
目 链
接
___变__长___的散射光．
3．光子不仅具有能量，其表达式为ε_＝__h_ν____，还具有
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第二章波粒二象性 第三节 康普顿效应及其解释 学案
【学习目标】
（1）了解什么是康普顿效应。
（2）知道光子是具有动量的，并了解光子动量的表达式。
（3）了解康普顿效应用光的电磁理论解释遇到的困难，了解康普顿是如何解释康普顿效应的。
【学习重点】
康普顿效应及其解释
【自主学习】
1、用X 射线照射物体时，一部分散射出来的X 射线的波长会 ，这个现象称为康普顿效应。
2、按经典电磁理论，散射前后光的频率 ，因而散射光的波长与入射光的波长 ，不应该出现波长 的散射光。
3、光子不仅具有能量，其表达式为 ，还具有 ，其表达式为 。
4、一个光子与静止的电子（电子的速度相对光速而言可以忽略不计）发生弹性碰撞，光子把部分能量转移给了电子，能量由h ν减小为h ν’，因此频率 ，波长 ，同时光子还使电子获得一定的 。
5、X 射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守 定律和 定律。
【知识要点】
康普顿效应
（1）光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，
因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。
（2）康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的
实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的
射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长
的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射
物质都无关。
例题1：频率为v 的光子，具有的能量为hv ，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射，散射后的光子（ ）
A 虽改变原来的运动方向，但频率保持不变；
B 光子将从电子处获得能量，因而频率将增大；
C 散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反；
D 由于电子受到碰撞，散射后的光子频率低于入射光的频率
（3）康普顿散射的实验装置与规律：
按经典电磁理论：如果入射X 光是某种波长的电磁波，散射光的波长是不会改变的！散射中出现0λλ≠的现象，称为康普顿散射。
康普顿散射曲线的特点：
① 除原波长0λ外出现了移向长波方向的新的散射波长λ
② 新波长λ随散射角的增大而增大。
波长的偏移为0λλλ-=∆
波长的偏移只与散射角ϕ有关，而与散射物质种类及入射的X 射线的波
长0λ无关，)cos 1(0ϕλλλλ-=-=∆c c λ = 0.0241Å=2.41×10-3nm （实验
值）称为电子的Compton 波长只有当入射波长0λ与c λ可比拟时，康普顿效应
才显著，因此要用X 射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿
散射。
（4）经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难
①根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率。
②无法解释波长改变和散射角的关系。
（5）光子理论对康普顿效应的解释
①若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。
②若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。
③因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。
（6）康普顿散射实验的意义
①有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
②首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；
③证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。
（7）光子的能量和动量说明：动量能量是描述粒子的，频率和波长则是用来描述波的
例题二：
科学研究表明，光子有能量也有动量，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后的波长分别为λ、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’
尝试应用：
1
、若一个光子的能量等于一个电子的静能量，试问该光子的动量和波长是多少？在电
2mc E = ν
h E =λ
ννh c h c c h mc P ==∙==∴22
c h m ν
=∴
磁波谱中它属于何种射线？
2、求波长为0.35nm 的X 射线光子的能量和动量大小（已知h=6.63×10-34J.S ）
（答案：1 2.73×10-22Kg.m/S;0.0024nm; γ射线；2 5.68×10-16J ； 1.89×10-24Kg.m/S ）
【达标训练】
1、光在介质中与物质微粒相互作用，因而_______________发生改变，这种现象叫光的___________。
美国物理学家____________在研究石墨对X 射线的散射时，发现在散射的X 射线中，除了与入射波长相同的成份外，还有波长__________入射波长的成份，这个现象称为康普顿效应。
2、根据爱因斯坦狭义相对论中的质能方程E ＝mc 2和光子能量ε＝h ν，每个光子的质量是
__________，按照动量的定义，每个光子的动量为______________或______________。
所以光子具有能量、质量、动量，表现出光具有_____________性。
3、如图为康普顿效应示意图,真空中光子与一个静止的电子发
生碰撞,图中标出了碰撞后电子的运动方向，设碰前光子频率
为v ，则关于光子碰后的运动方向和频率的说法中正确的是
（ ）
A 可能沿图中①方向
B 可能沿图中②方向
C v=V ’
D v<v ’
4、1922年美国物理学家康普顿，在研究石墨中的电子对X 射线的散射时，发现有些散射波波长比入射波的波长略大，他认为这是光子和电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。
如图所示，设入射的X 射线的频率为v,电子静止，
（1）入射时X 射线的光子能量、动量各是多少？
（2）经散射后X 射线的光子能量和动量分别是多少？
【达标训练参考答案】
1、传播方向，散射，康普顿,大于；
2、2
c h ν，mc ，c h ν，粒子； 3、B ；4、（1）hv ; hv/c （2）hv ’ ; hv ’/c。