5.2 康普顿效应 课件 (2)

课件19张PPT。高中物理·选修3-5·鲁科版第5章　波与粒子
第2节　康普顿效应[目标定位]　了解康普顿X射线散射实验.2.理解康普顿X射线实验原理.3.掌握康普顿效应的概念，知道光的波粒二象性．一、康普顿效应
1．光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，使光
的 发生改变的现象．
2．康普顿效应：在光的散射中，除了与入射光波长相同的成分外，还有比入射光波长 的成分，波长改变的多少
与 有关．
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 ，深入揭示了光的 性的一面，为光
子说提供了又一例证．预习导学传播方向 散射角 动量 粒子 更长 二、光的波粒二象性
1．光具有波粒二象性：光子既有 ，又有 ．
2．发生光电效应或康普顿效应取决于 ：当波长
较短的X射线或γ射线入射时，产生 ；当波
长较长的可见光或紫外光入射时，主要产生 ．
3．光波是一种 ． 预习导学粒子的特征 波的特征 入射光的波长 康普顿效应 光电效应 概率波 4．光的波动性和粒子性不是均衡表现的，波长较长时，光子
的 和 很小，波动性比较 ，波长越长，波
动性越 ．光在与电子相互作用时表现为 性，在传
播过程中更多地表现为 性.预习导学能量 动量 明显 粒子 明显 波动 一、对康普顿效应的理解
1．实验现象：X射线管发出波长为λ0的X射线，通过小孔投射到散射物石墨上．X射线在石墨上被散射，部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关．课堂讲义课堂讲义2．康普顿效应与经典物理理论的矛盾：按照经典物理理论，入射光引起物质内部带电粒子的受迫振动，振动着的带电粒子从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光．散射光的频率应该等于粒子受迫振动的频率(即入射光的频率)．因此散射光的波长与入射光的波长应该相同，不应该出现波长变长的散射光．另外，经典物理理论无法解释波长改变与散射角的关系．课堂讲义3．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．
(1)光子和电子相碰撞时，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)因为碰撞中交换的能量与碰撞的角度有关，所以波长改变与散射角有关．课堂讲义【例1】　白天的天空到处都是亮的，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课堂讲义课堂讲义针对训练1　康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量．入射光和电子的作用可以看成弹性碰撞，则当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，如图5－2－1给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰撞过程中动量______(选填“守恒”或“不守恒”)，能量_______(选填“守恒”或“不守恒”)，碰后光子可能沿_______(选填“1”“2”或“3”)方向运动，并且波长_______(选填“不变”“变小”或“变长”)．图5－2－1 课堂讲义答案　守恒　守恒　1　变长
解析　光子与电子碰撞过程满足动量守恒和能量守恒，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，由矢量合成知识可知碰后光子的方向可能沿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E＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．课堂讲义二、对光的波粒二象性的理解课堂讲义【例2】　关于光的波粒二象性的理解正确的是 (　　)
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课堂讲义解析　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，个别光子的行为往往表现出粒子性，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．课堂讲义针对训练2　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课堂讲义解析　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．课堂讲义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．
综上所述，本题正确答案为选项C.
再见