人教版 (2019)选择性必修 第三册2 光电效应第2课时学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册2 光电效应第2课时学案，共5页。学案主要包含了康普顿效应和光子的动量，光的波粒二象性，填空题等内容，欢迎下载使用。

第2课时 康普顿效应 光的波粒二象性
1.了解康普顿效应及其意义.
2.了解光的波粒二象性．
一、康普顿效应和光子的动量
1．康普顿效应：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λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．
2．康普顿效应的解释
假定光子与电子发生弹性碰撞，按照爱因斯坦的光子说，一个光子不仅具有能量ε＝hν，而且还有动量．如图1所示，这个光子与静止的电子发生弹性碰撞，光子把部分动量转移给了电子，动量由eq \f(h,λ)减小为eq \f(h,λ′)，因此p减小，波长增大．
图1
3．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子不仅具有能量而且具有动量．康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．
4．光子的动量
(1)表达式：p＝eq \f(h,λ).
(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小．因此，有些光子散射后波长变大．
二、光的波粒二象性
1．光的波动性
实验基础：光的干涉和衍射．
2．光的粒子性
(1)实验基础：光电效应、康普顿效应．
(2)表现：①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质；②少量或个别光子容易显示出光的粒子性．
(3)说明：①粒子的含义是“不连续”“一份一份”的；②光子不同于宏观观念的粒子．
3．光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．
一、单选题
1．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（ ）
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．宏观物体的运动有特定的轨道，所以宏观物体不具有波粒二象性
D．康普顿效应说明了光具有粒子性
2．关于波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A．有的光只是粒子，有的光只是波
B．康普顿效应表明光是粒子，并具有动量
C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
3．下面能够证明光具有波粒二象性的现象是（ ）
A．光电效应和康普顿效应B．光的干涉和康普顿效应
C．光的衍射和光的干涉D．光的散射和光电效应
4．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（ ）
A．光电效应和康普顿效应都揭示了光的波动性
B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有粒子性
C．光的波粒二象性表明一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
二、多选题
5．能说明光具有波粒二象性的实验是（ ）
A．光的干涉和衍射
B．光的干涉和光电效应
C．光的衍射和康普顿效应
D．光电效应和康普顿效应
6．关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是
A．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显
B．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
C．光电效应现象揭示了光的粒子性
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
三、填空题
7．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图A、B、C所示的图像，该实验现象说明：个别光子的行为往往显示出__________，大量光子的行为往往显示出__________ （选填“粒子性”、“波动性”、或“波粒二象性”） 。
8．在验证光的波粒二象性的实验中，采用很微弱的光流，使光子一个一个地通过狭缝．如曝光时间不太长，底片上出现___________；如时间足够长，底片上将会显示___________．（无规则分布的点子，规则的衍射条纹）
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
AC．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A正确，C错误；
B．物质具有波动性，运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道，故B正确；
D．康普顿效应说明了光具有粒子性，故D正确．
2．B
【详解】
A．光既有波动性，又具有微粒性，并不是有的光只是粒子，有的光只是波，选项A错误；
B．康普顿效应表明光是粒子，并具有动量，选项B正确；
C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，选项C错误；
D．根据德布罗意公式可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，选项D错误。
故选B。
3．B
【详解】
光的干涉和衍射是波特有的现象，不能说明光具有粒子性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。只有选项B，既说明光具有波动性，又说明光具有粒子性，其他选项只说明光具有粒子性，或只说明光具有波动性，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．D
【详解】
A． 光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，故A错误；
B． 热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，衍射是波的特征，故B错误；
C． 光都具有波粒二象性，光同时具有波和粒子的特性，并非有的光是波，有的光是粒子，故C错误；
D． 质子和电子都有波动性，由，可知，相同速度的电子和质子，由于质子的质量较大，所以其物质波波长较短，所以电子的波动性更为明显。故D正确。
故选D。
5．BC
【详解】
光的干涉和光的衍射只说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应只说明光具有粒子性。
故选BC。
6．ABC
【解析】
据可知光的波长越短则频率越大，据可知光能量越大，A正确；波粒二象性是微观世界特有的规律，一切运动的微粒都具有波粒二象性，B正确；光电效应现象说明光具有粒子性，C正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，D错误．故选ABC
7．粒子性 波动性
【详解】
[1][2]．少量的光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题；只有当大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个位置是一个概率问题，故此实验表明了光是一种概率波．
8．无规则分布的点子 规则的衍射条纹
【详解】
使光子一个一个地通过单缝，根据爱因斯坦的“光子说”可知，单个光子表现为粒子性，而大量光子表现为波动性，故曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子；如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其它地方机会较少，因此会出现衍射图样．