2017-2018学年高中物理科教版选修3-5:第四章 第3节 光的波粒二象性
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 对康普顿效应的理解   1.康普顿效应的经典解释

  单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时,引起受迫振动,向各方向辐射同频率的电磁波。

  经典理论解释频率不变的一般散射可以,但对康普顿效应不能作出合理解释。

  2.利用光子说解释康普顿效应

  假定X射线光子与电子发生弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似。按照爱因斯坦的光子说,一个X射线光子不仅具有能量E=hν,而且还有动量。如图4­3­1所示。这个光子与静止的电子发生弹性斜碰,光子把部分能量转移给了电子,能量由hν减小为hν′,因此频率减小,波长增大。同时,光子还使电子获得一定的动量。这样就圆满地解释了康普顿效应。

  

  图4­3­1

  

  1.科学研究证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的波长为λ,碰撞后的波长为λ′,则碰撞过程中(  )

  A.能量守恒,动量守恒,且λ=λ′

  B.能量不守恒,动量不守恒,且λ=λ′

  C.能量守恒,动量守恒,且λ<λ′

  D.能量守恒,动量守恒,且λ>λ′

  解析:选C 能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律,适用于宏观世界也适用于微观世界。光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律。光子与电子碰撞前光子的能量E=hν=h,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子,光子的能量E′=hν′=h,由E>E′,可知λ<λ′,选项C正确。

人类对光的本性的研究   1.光本性学说的发展历程

学说名称 微粒说 波动说 电磁说 光子说 波粒二象性 代表人物 牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因斯坦 实验依据 光的直线传播、光的反射   光的干涉、衍射 能在真空中传播,是横波,光速等于电磁波速 光电效应、康普顿效应 光既有波动现象,又有粒子特征