人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案1：第2課時(shí)：康普頓效應(yīng) 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(cè)PAGEPAGE1第2課時(shí)康普頓效應(yīng)光的波粒二象性〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.了解康普頓效應(yīng)及意義。2.知道光的波粒二象性，理解其對(duì)應(yīng)統(tǒng)一的關(guān)系．3.會(huì)用光的波粒二象性分析有關(guān)現(xiàn)象．〖必備知識(shí)〗知識(shí)點(diǎn)一、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)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(yīng)：康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)．3．康普頓效應(yīng)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(dòng)量．4．光子的能量和動(dòng)量(1)能量：ε＝hν.(2)動(dòng)量：p＝eq\f(h,λ).(3)意義能量ε和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量；波長(zhǎng)λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動(dòng)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(dòng)性之間的密切關(guān)系．知識(shí)點(diǎn)二、光的波粒二象性(1)光既有波動(dòng)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(dòng)性，個(gè)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(dòng)性越明顯。(4)光在傳播過(guò)程中往往顯示出波動(dòng)性，在與物質(zhì)作用時(shí)往往顯示出粒子性?！肌狐c(diǎn)石成金』〗1.光既有波動(dòng)性又有粒子性，二者是統(tǒng)一的.2.光表現(xiàn)為波動(dòng)性，只是光的波動(dòng)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(dòng)性不顯著而已.〖課堂檢測(cè)〗1.下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)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(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)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(shuō)法中正確的是()A．關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說(shuō)”．惠更斯提出“波動(dòng)說(shuō)”，愛因斯坦提出“光子說(shuō)”，它們都說(shuō)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(shuō)明光具有波動(dòng)性D．光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性3．“4G改變生活，5G改變社會(huì)”，中國(guó)已正式進(jìn)入5G時(shí)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(dòng)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(gè)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(duì)電子束加速，最后打在感光膠片上來(lái)觀察顯微圖像。以下說(shuō)法正確的是（）A．加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，分辨本領(lǐng)越高B．加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)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(guò)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(diǎn)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(duì)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(dòng)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(guò)下列實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生了兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。①經(jīng)過(guò)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(yàn)電器的鋁箔張開了一定的角度。則這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別說(shuō)明（）A．①和②都說(shuō)明光有波動(dòng)性 B．①和②都說(shuō)明光有粒子性C．①說(shuō)明光有粒子性，②說(shuō)明光有波動(dòng)性 D．①說(shuō)明光有波動(dòng)性，②說(shuō)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(dòng)性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說(shuō)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(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì)，所以，不能說(shuō)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(shí)驗(yàn)表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著，光的波長(zhǎng)越短，其光子能量越大，個(gè)別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．2.CD〖解析〗光的波動(dòng)性指大量光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述，不是惠更斯的波動(dòng)說(shuō)中宏觀意義下的機(jī)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(gè)光子，不是牛頓微粒說(shuō)中的經(jīng)典微粒．某現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，是指波動(dòng)理論能解釋這一現(xiàn)象．某現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，是指能用粒子說(shuō)解釋這個(gè)現(xiàn)象．要區(qū)分說(shuō)法和物理史實(shí)與波粒二象性之間的關(guān)系．C、D正確，A、B錯(cuò)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(cuò)誤；根據(jù)光子動(dòng)量可知，5G使用的電磁波光子動(dòng)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(cuò)誤；由于波長(zhǎng)可知5G使用的電磁波波長(zhǎng)更短，遇到障礙物不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)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(duì)電子來(lái)說(shuō)，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(cuò)誤；電子與質(zhì)子比較，質(zhì)子質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，可知質(zhì)子加速后的波長(zhǎng)要小得多，衍射不明顯，分辨本領(lǐng)強(qiáng)，故C正確，D錯(cuò)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(duì)此種玻璃的折射率之比為故A錯(cuò)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(dòng)量可得，，故C錯(cuò)誤；根據(jù)干涉條紋間距公式可知，波長(zhǎng)越大，干涉條紋間距越大，由于，則，故D錯(cuò)誤。6．D〖解析〗現(xiàn)象①是光的干涉現(xiàn)象，該現(xiàn)象說(shuō)明了光具有波動(dòng)性?，F(xiàn)象②是光電效應(yīng)現(xiàn)象，該現(xiàn)象說(shuō)明了光具有粒子性，故ABC錯(cuò)誤，D正確。第2課時(shí)康普頓效應(yīng)光的波粒二象性〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.了解康普頓效應(yīng)及意義。2.知道光的波粒二象性，理解其對(duì)應(yīng)統(tǒng)一的關(guān)系．3.會(huì)用光的波粒二象性分析有關(guān)現(xiàn)象．〖必備知識(shí)〗知識(shí)點(diǎn)一、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)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(yīng)：康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)．3．康普頓效應(yīng)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(dòng)量．4．光子的能量和動(dòng)量(1)能量：ε＝hν.(2)動(dòng)量：p＝eq\f(h,λ).(3)意義能量ε和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量；波長(zhǎng)λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動(dòng)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(dòng)性之間的密切關(guān)系．知識(shí)點(diǎn)二、光的波粒二象性(1)光既有波動(dòng)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(dòng)性，個(gè)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(dòng)性越明顯。(4)光在傳播過(guò)程中往往顯示出波動(dòng)性，在與物質(zhì)作用時(shí)往往顯示出粒子性?！肌狐c(diǎn)石成金』〗1.光既有波動(dòng)性又有粒子性，二者是統(tǒng)一的.2.光表現(xiàn)為波動(dòng)性，只是光的波動(dòng)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(dòng)性不顯著而已.〖課堂檢測(cè)〗1.下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)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(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)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(shuō)法中正確的是()A．關(guān)于光的本性，牛頓提出“微粒說(shuō)”．惠更斯提出“波動(dòng)說(shuō)”，愛因斯坦提出“光子說(shuō)”，它們都說(shuō)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(shuō)明光具有波動(dòng)性D．光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性3．“4G改變生活，5G改變社會(huì)”，中國(guó)已正式進(jìn)入5G時(shí)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(dòng)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(gè)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(duì)電子束加速，最后打在感光膠片上來(lái)觀察顯微圖像。以下說(shuō)法正確的是（）A．加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，分辨本領(lǐng)越高B．加速電壓越高，電子的波長(zhǎng)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(guò)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(diǎn)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(duì)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(dòng)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(guò)下列實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生了兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。①經(jīng)過(guò)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(yàn)電器的鋁箔張開了一定的角度。則這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別說(shuō)明（）A．①和②都說(shuō)明光有波動(dòng)性 B．①和②都說(shuō)明光有粒子性C．①說(shuō)明光有粒子性，②說(shuō)明光有波動(dòng)性 D．①說(shuō)明光有波動(dòng)性，②說(shuō)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(dòng)性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說(shuō)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(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì)，所以，不能說(shuō)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(shí)驗(yàn)表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著，光的波長(zhǎng)越短，其光子能量越大，個(gè)別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．2.CD〖解析〗光的波動(dòng)性指大量光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小可以用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述，不是惠更斯的波動(dòng)說(shuō)中宏觀意義下的機(jī)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(gè)光子，不是牛頓微粒說(shuō)中的經(jīng)典微粒．某現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，是指波動(dòng)理論能解釋這一現(xiàn)象．某現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，是指能用粒子說(shuō)解釋這個(gè)現(xiàn)象．要區(qū)分說(shuō)法和物理史實(shí)與波粒二象性之間的關(guān)系．C、D正確，A、B錯(cuò)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(cuò)誤；根據(jù)光子動(dòng)量可知，5G使用的電磁波光子動(dòng)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(cuò)誤；由于波長(zhǎng)可知5G使用的電磁波波長(zhǎng)更短，遇到障礙物不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)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(duì)電子來(lái)說(shuō)，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(cuò)誤；電子與質(zhì)子比較，質(zhì)子質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，可知質(zhì)