《光的波粒二象性》课件2

系．
波动性是光子的本身属性，不能把光看作宏观上的波，也
不能把光看作宏观上的粒子．
有关光的本性的说法正确的是(
)
A．有关光的本性，牛顿提出了“粒子性”，惠更斯提出 了“波动性”，爱因斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说
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观概念的的干涉、衍射说明光具有波动性，光电效应说明光
具有粒子性 D．在光双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性， 如果光只通过一个缝时显示出粒子性
解析：牛顿主张的粒子说中的粒子与实物粒子一样，惠更 斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同，这两种观点是相 互对立的，都不能说明光的本性，则A、B错，C对．在双缝实
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． 如果按照经典电磁理论，入射波引起物质中电子的振动， 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．
人眼对绿光最为敏感．正常人的眼睛接收到波长 为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射人瞳孔，眼睛 就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J· s，光速为3.0×108 m/s， 试求人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率和一个绿光光子 的动量．
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光
所接收到最小功率为
－34 6.63 × 10 ×3×108 hc － 6 λ 6× 530×10 9 P＝ t ＝ W 1
＝2.3×10－18 W， 一个绿光光子的动量
34 h 6.63×10 p＝ ＝ ＝ kg· m/s λ 530×10－9
－
＝1.25×10－27 kg· m/s. 答案：2.3×10－18 W 1.25×10－27 kg· m/s
课堂训练 1．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，图 给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子 可能沿方向___________运动，并且波长__________(填“不 变”、“变小”或“变长”)．
解析：因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光
子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光
具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼． 光的干涉、衍射等现象无可争辩地表明光具有波动性，而 光电效应又无可争辩地表明光具有粒子性．由于光既具有波动 性又具有粒子性，我们将无法只用其中的一种去说明光的一切
行为．
现在，人们认识到，光既具有波动性又具有粒子性，也就
是说光具有波粒二象性． 显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的研究 对象，具有非常不同的表现．那么，为什么光和微观粒子既表 现有波动性又表现有粒子性的双重属性呢？让我们一起去探索 经典的粒子和经典的波吧！
第三节
康普顿效应及其解释 光的波粒二象性
第四节
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． 4．知道光既具有波动性又有粒子性． 5．了解光是一种概率波．
在经典物理学的观念中，人们形成了一种观念，物质要么
大量(多数)光子行为易表现为波动性，个别(少数)光子行为
易表现出粒子性；波长较长的，易表现为波动性；波长较短的，
易表现为粒子性；光在传播的过程中，易表现为波动性；在与
其他物质相互作用时，易表现为粒子性．光是波动性与粒子性 的统一．
光在传播时体现出波动性起主导作用，在与其他物质相互 作用时，粒子性起主导作用． 光的能量与其对应的频率成正比，而频率是反映波动性特 征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性与波动性的密切联
一、康著顿效应
变长 的现 1．用光照射物体时，散发出来的光的波长会________
象称为康普顿效应．
h p ＝ 2．爱因斯坦提出光子的动量：________. λ
光子假说的正确性．它 3．康普顿效应再次证明了爱因斯坦________ 能量 ，同时还证明了光子具有 不仅证明了光子具有________ 动量 ． ________
验中，双缝干涉出现明暗均匀的条纹，当让光子一个一个地通
过单缝时，曝光时间短时表现出粒子性，曝光时间长时表现出 波动性，则D错．
答案：C
子的方向可能沿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，能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再 根据c＝λν知，波长变长． 答案：1 变长
光的波粒二象性的认识与理解 光具有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子的解释都 无法完整地描述光的所有性质，有人就把这种性质称为波粒二 象性．
三、概率波
概率 波，在光的双缝干涉中，亮纹地方光子 光波是一种________ 概率 大，暗纹地方光子落上的________ 概率 小． 落上的________
康普顿效应及其解释 用光照射物体时，散发出来的光的波长会变长，这种现象 后来称为康普顿效应． 光电效应揭示出光的粒子性，爱因斯坦进一步提出光子的 动量应为p＝ h .康普顿借助爱因斯坦的光子假说解析了散射光的 λ 波长改变的现象．康普顿认为光子不仅有能量，也像其他粒子 一样有动量，用X射线照射物体时，X射线中的光子与物体中的 电子相碰，碰撞中动量守恒、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．
二、光的波粒二象性的本质
明暗相间的干涉条纹，这 1．经双缝的相干光源会在屏上出现________ 波 种现象证明光是一种________ ，双缝干涉是大量光子叠加的结 果．
波动性 ，这种性质称为波粒二象 粒子性 ，又有________ 2．光既有________
性．
波动性 ，少量光子易显示______ 粒子性；波长 3．大量光子易显示________ 波动性 强，而波长短(频率高)的光________ 粒子性 强． 长(频率低)的光________