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1、光的波粒二象性光的波粒二象性太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？答案答案在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不再散射只向前传播光的散射光在介质中与物质微粒发生相互作用，因而传播方向这种现象叫做光的散射.康普顿散射实验一.康普顿效应1.美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长0相同的成分外，还有波长大于0的成分，这个现象称为康普顿效应.对康普顿效应的解释从经典电磁理论角度解释光是周期性变化的电磁场的传
2、播，入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒从入射光吸收能量，并向四周辐射，就是散射光，其频率就等于带电粒子受迫振动的频率，即入射光的频率，故散射光的波长和入射光的相同，不会出现波长变长的散射光。用量子说解释X射线光子不仅仅具有能量，也具有动量，X射线的光子与晶体中的电子发生碰撞，光子把部分能量给了电子，光子本身的能量减少，所以光子的波长变大了。2.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，还具有动量。光具有粒子性。3.光子的能量和动量光子能量光子动量人类对光的本性的认识的过程中先后进行了一系列实验，比如：光的单缝衍射实验(图A)衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象.一
3、切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象.光的双孔（缝）干涉实验(图B)对双缝干涉的认识1801年，英国物理学家托马斯.杨成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有波动性干涉是波特有的现象光电效应实验(图C)光的薄膜干涉实验(图D)康普顿效应实验等等.(1)在以上实验中哪些体现了光的波动性？哪些体现了光的粒子性？答案答案单缝衍射、双孔干涉，薄膜干涉体现了光的波动性.光电效应和康普顿效应体现了光的粒子性.(2)光的波动性和光的粒子性是否矛盾？答答案案不矛盾.大量光子在传播过程中显示出波动性，比如干涉和衍射.当光与物质发生作用时，显示出粒子性，如光电效应、康普顿效应.所以光既具有波动性，又具有粒
4、子性，光具光有波粒二象性，是波动性和粒子性的统一。即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.()(2)光子数量越大，其粒子性越明显.()(3)光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子.()(4)光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子.()(5)光子的动量与波长成反比.()(6)光子发生散射后，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化.()(7)有些光子发生散射后，其波长变大.()为了对光的本性做进一步的考察与分析，物理学家在不断变化光强的情况下，进行了光的双缝干涉实验弱光中光强光在双缝干涉实验中，屏上亮纹的地方，是光子到达概率 的地方，暗纹的地方
5、是光子到达概率 的地方.所以光波是一种 波.即光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小.大小概率1.在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处也有光子到达，只是光子数量“特别少”，很难呈现出亮度.2.要理解统计规律，对统计规律的正确认识是理解概率波的前提.注意：三、光是一种概率波对光是概率波的理解1.单个粒子运动的偶然性：我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的.2.大量粒子运动的必然性：由波动规律我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言.3.概率波体现了波粒二象性的和谐统一：概率波的主体是光子、实物粒
6、子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说概率波将波动性和粒子性统一在一起.题型探究例例1(多选)对光的认识，以下说法中正确的是 A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B.高频光是粒子，低频光是波C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再 具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在 另外某种场合下，光的粒子性表现得明显针对训练针对训练1关于光的波粒二象性，下列理解正确的是 A.当光子静止时有粒子性，光子传播时有波动性B.光是一种宏观粒子，但它按波的方式传播C.光子在空
7、间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述D.大量光子出现的时候表现为粒子性，个别光子出现的时候表现为波动性例例2(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 A.一定落在中央亮纹处B.一定落在亮纹处C.可能落在暗纹处D.落在中央亮纹处的可能性最大针对训练针对训练2(多选)在双缝干涉实验中出现的亮暗条纹说明了 A.光具有波动性 B.光具有粒子性C.光波是一种概率波 D.以上说法全都错误1.光的波粒二象性(1)光的干涉和衍射现象说明光具有，效应和效应说明光具有粒子性.(2)光子的能量 ，光子的动量p .(3)光子既有粒子的特征，又有波的特征；即光具有 二象性.2.对光的波粒二象性的理解(1)大量光子产生的效果显示出 性；个别光子产生的效果显示出 性.知识梳理知识梳理波粒波动性波动光电康普顿h粒子粒子(2)光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.(3)频率低、波长长的光，性特征显著，而频率高、波长短的光 性特征显著.(4)光在传播时体现出 性，在与其他物质相互作用时体现出 性.光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体.h粒子波动波动粒子