20xx粵教版高中物理選修3-5第二章康普頓效應(yīng)及其解釋光的波粒二象性-文庫(kù)吧資料
2024-12-17 13:26本頁(yè)面
【正文】 ，頻率越高，光的粒子性越強(qiáng)；頻率越低，光的波動(dòng)性越強(qiáng) ε ＝ hν 和動(dòng)量 p＝ hλ ，生動(dòng)說明了光具有波粒二象性．普朗克常量 h把描述粒子性的 能量 ε 和 動(dòng)量 p，與描述波動(dòng)性的 頻率 ν 、 波長(zhǎng) λ 緊密聯(lián)系在一起． 三、對(duì)光是概率波的理解 [問題設(shè)計(jì) ] 雙縫 干涉實(shí)驗(yàn)中 (如圖 1甲所示 )，在光屏處放置感光片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，使光子只能是一個(gè)一個(gè)地通過狹縫． 曝光時(shí)間短時(shí)，可看到感光片上出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的亮點(diǎn)，如圖乙所示．曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，有大量光子通過狹縫，感光片上出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，如圖丁所示． 如何解釋曝光時(shí)間較短時(shí)的亮點(diǎn)和曝光時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)的干涉圖樣呢？ 圖 1 答案 圖片上的亮點(diǎn)表明，光表現(xiàn)出粒子性，也看到光子的運(yùn)動(dòng)與宏觀現(xiàn)象中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)不同，沒有一定的軌道． 圖丙和圖丁圖樣說明，光的波動(dòng)性是大量光子表現(xiàn)出來的現(xiàn)象．在干涉條紋中，那些光波強(qiáng)的地方是光子到達(dá)機(jī)會(huì)多的地方或是到達(dá)幾率大的地方，光波弱的地方是光子到達(dá)機(jī)會(huì)少的地方，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)的規(guī)律確定，所以光波是一種概率波． [要點(diǎn)提煉 ] 1．單個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的偶然性：我們可以知道粒子落在某點(diǎn)的概率，但不能預(yù)言粒子落在什么位置，即粒子到達(dá)什么位置是隨機(jī)的，是預(yù)先不能確定的． 2．大量粒子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律：光在傳播過程中，光子在空間出現(xiàn)的 概率 可以通過波動(dòng)規(guī)律確定，所以光波是一種 概率 波． 一、對(duì)康普頓效應(yīng)的理解 例 1 (單選 )科學(xué)研究證明，光子有能量也有動(dòng)量，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子．假設(shè)光子與電子碰撞前的波長(zhǎng)為 λ ，碰撞后的波長(zhǎng)為 λ ′ ，則碰撞過程中 ( ) A．能量守恒，動(dòng)量不守恒，且 λ ＝ λ ′ B．能量不守恒，動(dòng)量不守恒，且 λ ＝ λ ′ C．能量守恒，動(dòng)量守恒，且 λ ＜ λ ′ D．能量守恒，動(dòng)量守恒，且 λ ＞ λ ′ 解析 能量守恒和動(dòng)量守恒是自然界的普遍規(guī)律，適用于宏觀世界也適用于微觀世界．光子與電子碰 撞時(shí)遵循這兩個(gè)守恒定律．光子與電子碰撞前光子的能量 ε ＝ hν ＝hcλ ，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子，光子的能量 ε ′ ＝ hν ′＝ h cλ ′ ，由 ε ＞ ε ′ 可知 λ ＜ λ ′ ，選項(xiàng) C正確． 答案 C 二、對(duì)光的波粒二象性的理解 例 2 (單選 )對(duì)光的認(rèn)識(shí)，以下說法中錯(cuò)誤的是 ( ) A．個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性 B．光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的 C．光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了；光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不 再具有波動(dòng)性了 D．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)得明顯，在另外某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯 解析 個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性；光與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)為波動(dòng)性，光的波動(dòng)性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動(dòng)性，因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€(gè)別行為呈現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律，故本題答案選 C. 答案 C 針對(duì)訓(xùn)練 下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，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
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