（人教2019选择性必修第三册 ）高二物理备课必备讲义 4.2光电效应 第二课时（原卷版+解析）.docxVIP

第四章原子结构和波粒二象性

第2节光电效应

第二课时康普顿效应光的波粒二象性

【核心素养目标】

物理观念

了解康普顿效应，知道光子不仅具有能量，而且具有动量。

科学思维

理解光的波粒二象性。

科学探究

学习研究石墨对X射线的散射时康普顿效应研究过程

科学态度与责任

通过康普顿效应和光的波粒二象性知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。

知识点一康普顿效应和光子的动量

【知识梳理】

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λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．

2．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．

3．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．

【重难诠释】

1．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，而且具有动量．如图所示，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．

2．康普顿效应的意义

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．

【典例精析】

例1．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变．下列说法正确的是()

A．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大

B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量

C．X光散射后与散射前相比，速度变小

D．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变

例2．(多选)“COVID－19”引起的肺炎病人在进行CT诊断时，肺部影像呈白色(“白肺”)，其物理原理是利用X射线穿透人体肺部进行扫描并呈现灰度不同的图像．X射线的穿透量受物质吸收程度的影响，吸收程度与物质的密度等因素有关．密度越小，吸收X射线的本领越弱，透过人体的量就越多，呈现的图片就越暗，如空气等．密度越大，吸收X射线的本领越强，透过人体的量就越少，呈现的图片为白色，如骨骼等．X射线被物质的吸收主要产生两种效应：光电效应和康普顿效应．依据以上信息，下列说法正确的是()

A．光电效应现象是爱因斯坦最先发现的

B．X射线光子被原子中的电子全部吸收从原子中飞出变为具有一定动能的光电子的现象，属于光电效应，说明X射线具有粒子性

C．光电效应中，X射线频率越高，从同种原子中飞出的光电子的最大初动能越大

D．X射线光子只被电子部分吸收，电子能量增大，光子被散射出去，散射光子波长变长，这说明光子既具有能量又具有动量，这属于康普顿效应，说明了X射线具有粒子性

知识点二光的波粒二象性

【知识梳理】

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性，光既具有波动性，又具有性，即光具有性．

【重难诠释】

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．

【典例精析】

例3．关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是()

A．光子说的确立完全否定了波动说

B．光的波粒二象性是指光既与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子相同

C．光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象

D．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性

例4．(多选)下列有关光的波粒二象性的说法正确的是()

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波动性

针对训练

一、单选题

1．在下列各组现象中，都表现出光具有粒子性的是（）

A．光的折射现象、衍射现象

B．光的反射现象、干涉现象

C．光的衍射现象、光电效应现象

D．光电效应现象、康普顿效应现象

2．关于康普顿效应，下列说法正确的是（）

A．康普顿效应证明光具有波动性

B．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释

C．康普顿在研究石墨对射线的散射时发现，在散射的射线中，有些波长