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1、第3节 光的波粒二象性第1页，本讲稿共14页2能量子概念成功地解释了黑体辐射规律！能量子概念成功地解释了黑体辐射规律！爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应实验！爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应实验！证明光具有粒子性；证明光具有粒子性；美国科学家康普顿用美国科学家康普顿用X射线轰击石墨出现散射现射线轰击石墨出现散射现象，进一步证明光具有粒子性。象，进一步证明光具有粒子性。第2页，本讲稿共14页1923年美国物理学家康普顿，在用 X 射线轰击石墨C实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，叫康普顿效应。1、康普顿效应、康普顿效应第3页，本讲稿共14页晶体晶体
2、 光阑光阑X 射线管射线管探探测测器器X 射线摄谱仪射线摄谱仪 石墨体石墨体(散射物质散射物质)j 0散射波长散射波长 第4页，本讲稿共14页康普顿效应是光子和电子弹性碰撞的结果若光子和外层电子相碰撞，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。若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。第5页，本讲稿共14页吴有训对研究康普顿效应的贡献吴有训对研究康普顿效应的贡献1923年年,参加了发现康普顿效参加了
3、发现康普顿效应的研究工作应的研究工作.对证实康普顿效应作出了对证实康普顿效应作出了重要贡献。重要贡献。（1897-19771897-1977）吴有训吴有训第6页，本讲稿共14页有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿效应证明光具有粒子性康普顿效应证明光具有粒子性第7页，本讲稿共14页动量能量是描述粒子的动量能量是描述粒子的频率和波长则是用来描述波的频率和波长则是用来描述波的光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性粒二象性光子能量表达式光子能量表
4、达式光子动量表达式光子动量表达式2、光具有波粒二象性、光具有波粒二象性第8页，本讲稿共14页 3、光波是一种概率波光波是一种概率波伽尔顿板实验伽尔顿板实验表明单表明单个小球下落的位置是不确个小球下落的位置是不确定的定的,但是它落在中间狭槽但是它落在中间狭槽的可能性要大一些，即小的可能性要大一些，即小球落在中间的概率较大球落在中间的概率较大概率表征某一事物出概率表征某一事物出现的可能性现的可能性第9页，本讲稿共14页明暗相间的干涉条纹可以用波的叠加解释明暗相间的干涉条纹可以用波的叠加解释S1S2P1SP1S2P1S1=S光程差相当于完全相同的波源相当于完全相同的波源S1、S2双缝干涉双缝干涉单单
5、色色激激光光束束相干波源相干波源第10页，本讲稿共14页短长曝光时间结论1、少量光子通过双缝，落点无规律，表现了光的粒子性2、大量光子落在照相胶片上，到达某些区域内的可能性较大（干涉加强），到达某些区域内的可能性较小（干涉减弱）明暗相间的干涉条纹可以用概率解释明暗相间的干涉条纹可以用概率解释第11页，本讲稿共14页少量光子表现为粒子性；大量光子表现为少量光子表现为粒子性；大量光子表现为波动性。波动性。第12页，本讲稿共14页笔记：笔记：第第3节节 光的波粒二象性光的波粒二象性1、康普顿效应、康普顿效应在用在用 X 射线轰击石墨射线轰击石墨C实验时，出现比入射线实验时，出现比入射线波长更长的射线，叫康普顿效应。波长更长的射线，叫康普顿效应。康普顿效应证明光具有粒子性康普顿效应证明光具有粒子性2、光具有波粒二象性、光具有波粒二象性光是一种波，同时也是一种粒子。光是一种波，同时也是一种粒子。光子能量表达式：光子能量表达式：光子动量表达式：光子动量表达式：3、光波是一种概率波光波是一种概率波少量光子表现为粒子性；大量光子表现为波动少量光子表现为粒子性；大量光子表现为波动性。波长越长表现为波动性；波长越短表现为性。波长越长表现为波动性；波长越短表现为粒子性。粒子性。第13页，本讲稿共14页14再见再见第14页，本讲稿共14页