2022年高中物理 第2章 第3、4節(jié) 康普頓效應(yīng)及其解釋 光的波粒二象性學(xué)案 粵教版選修3-5

2022年高中物理 第2章 第3、4節(jié) 康普頓效應(yīng)及其解釋 光的波粒二象性學(xué)案 粵教版選修3-51用X射線照射物體時，一部分散射出來的X射線的波長會變長，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)2按照經(jīng)典電磁理論，散射前后光的頻率不變，因而散射光的波長與入射光的波長相等，不應(yīng)該出現(xiàn)波長變長的散射光3光子不僅具有能量，其表達(dá)式為h，還具有動量，其表達(dá)式為p.4光的干涉和衍射實驗表明，光是一種電磁波，具有波動性；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)則表明，光在與物體相互作用時，必須看成是一顆顆光子的形式出現(xiàn)的，具有粒子性5雙縫干涉中每次穿過雙縫的只有一個光子，它不可能跟其他光子產(chǎn)生干涉但光的干涉還是發(fā)生了可見，波動性是每一個光子的屬性光既有粒子性，又有波動性，單獨使用波或粒子都無法完整地描述光的所有性質(zhì)6光既有波動性，又有粒子性，我們把光的這種性質(zhì)叫做光的波粒二象性7干涉條紋是光子在感光片上各點的概率分布的反映這種概率分布就好像波的強度的分布，稱光波是一種概率波1人類對光的本性的認(rèn)識經(jīng)歷了曲折的過程下列關(guān)于光的本性的陳述不符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實的是(A)A牛頓的“ 微粒說” 與愛因斯坦的“ 光子說” 本質(zhì)上是一樣的B光的雙縫干涉實驗顯示了光具有波動性C麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波D光具有波粒二象性解析：牛頓的“微粒說”認(rèn)為光是一種物質(zhì)微粒，愛因斯坦的“光子說”認(rèn)為光是一份一份不連續(xù)的能量，顯然A錯；干涉、衍射是波的特性，光能發(fā)生干涉說明光具有波動性，B正確；麥克斯韋根據(jù)光的傳播不需要介質(zhì)，以及電磁波在真空中的傳播速度與光速近似相等認(rèn)為光是一種電磁波，后來赫茲用實驗證實了光的電磁說，C正確；光具有波動性與粒子性，稱為光的波粒二象性，D正確2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” )解析：根據(jù)動量守恒定律知，光子與靜止電子碰撞前后動量守恒，相碰后合動量應(yīng)沿2方向，所以碰后光子可能沿1方向運動，由于動量變小，故波長應(yīng)變長答案：1變長3(多選)下列有關(guān)光的說法正確的是(BD)A光電效應(yīng)表明在一定條件下，光子可以轉(zhuǎn)化為電子B大量光子易表現(xiàn)出波動性，少量光子易表現(xiàn)粒子性C光有時是波，有時是粒子D康普頓效應(yīng)表明光子和電子、質(zhì)子等實物粒子一樣也具有能量和動量4下列實驗中，能證實光具有粒子性的是(A)A光電效應(yīng)實驗 B光的雙縫干涉實驗C光的圓孔衍射實驗 D泊松亮斑實驗解析：光電效應(yīng)證明光具有粒子性，A正確光的干涉和衍射可證明光具有波動性B、C、D錯誤5下列現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性的是(D)A光的色散和光的干涉 B光的干涉和光的衍射C光的反射和光電效應(yīng) D泊松亮斑和光電效應(yīng)解析：光的色散、光的反射可以從波動性和粒子性兩方面分別予以理解，故A、C選項錯誤光的干涉、衍射現(xiàn)象只說明光的波動性，B選項錯誤泊松亮斑能說明光具有波動性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故D選項正確6下列關(guān)于光的波粒二象性的理解，正確的是(D)A大量的光子中有些光子表現(xiàn)出波動性，有些光子表現(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波粒二象性是光的屬性，有時它的波動性顯著，有時它的粒子性顯著解析：光的波粒二象性是光的屬性，不論其頻率的高低還是光在傳播或者是與物質(zhì)相互作用，光都具有波粒二象性，大量光子的行為易呈現(xiàn)出波動性，個別光子的行為易表現(xiàn)出粒子性，光的頻率越高，粒子性越強，光的頻率越低，波動性越強，故A、B、C錯誤，D正確7(多選)下列各種波是概率波的是(CD)A聲波 B無線電波C光波 D物質(zhì)波解析：聲波是機(jī)械波，A錯電磁波是一種能量波，B錯由概率波的概念和光波以及物質(zhì)波的特點分析可以得知光波和物質(zhì)波均為概率波，故C、D正確8根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知(B)A“光子說”的本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”B光的波長越長，光子的能量越小C一束單色光的能量可以連續(xù)變化D只有光子數(shù)很多時，光才具有粒子性解析：愛因斯坦的“光子說”認(rèn)為光是一份一份的，是不連續(xù)的，它并不否定光的波動性，而牛頓的“微粒說”與波動說是對立的，因此A錯誤在愛因斯坦的“光子說”中光子的能量h；可知波長越長，光子的能量越小，因此B正確某一單色光，波長恒定，光子的能量也是恒定的，因此C錯誤大量光子表現(xiàn)為波動性，而少數(shù)光子才表現(xiàn)為粒子性，因此D錯誤9在做雙縫干涉實驗時，發(fā)現(xiàn)100個光子中有96個通過雙縫后打到了觀察屏上的b處，則b處是(A)A亮紋B暗紋C既有可能是亮紋也有可能是暗紋D以上各種情況均有可能解析：由光子按波的概率分布的特點去判斷，由于大部分光子都落在b點，故b處一定是亮紋，選項A正確10在康普頓效應(yīng)實驗中，X射線光子的動量為，一個靜止的C原子吸收了一個X射線光子后將(B)A仍然靜止B沿著光子原來運動的方向運動C沿光子運動的相反方向運動D可能向任何方向運動解析：由動量守恒定律知，吸收了X射線光子的原子與光子原來運動方向相同，故正確選項為B.