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4.2.2康普顿效应和光的波粒二象性
课前预习：
1．康普顿效应
(1)光的散射
光子在介质中与 相互作用，因而传播方向 ，这种现象叫作光的散射。
(2)康普顿效应
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。
(3)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，深入揭示了光的 的一面。
(4)光子的动量
①表达式：p＝。
②说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小。因此，有些光子散射后波长 。
2．光的波粒二象粒
(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ε＝ ，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。
课堂练习：
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)下列有关光的说法中，正确的是(　　)
A．有的光是波，有的光是粒子 B．光的干涉现象说明光具有波动性
C． 康普顿效应说明光具有粒子性
D． 光具有波粒二象性
课后巩固：
1．关于康普顿效应，下列说法中正确的是(　　)
A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变短
B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中
C．康普顿效应证明了光的波动性 D．康普顿效应证明了光子具有动量
2．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是(　　)
A．光的折射现象、偏振现象 B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、色散现象 D．光电效应现象、康普顿效应
3．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比(　　)
A．频率变大 B．速度变小 C．光子能量变大 D．波长变长
4．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则(　　)
A．E＝，p＝0 B．E＝，p＝
C．E＝，p＝0 D．E＝，p＝
5．(多选)图中四幅图涉及光的粒子性和波动性，其中说法正确的是(　　)
A．图甲的光电效应实验说明光具有波粒二象性
B．图乙说明，在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大
C．图丙的“泊松亮斑”说明光具有波动性，是光通过小圆孔时发生衍射形成的
D．图丁的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面
4.2.2普顿效应和光的波粒二象性
课前预习：
1．康普顿效应
(1) 物质微粒 发生改变 (2) 大于
(3)康普顿效应的意义：粒子性 (4)变大。
2．光的波粒二象粒
(1)波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性。
(2)光子的能量ε＝hν (3)波粒
课堂练习：
例1．答案　B
解析　在康普顿效应中，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，则光子动量减小，但速度仍为光速c，根据p＝，知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，揭示了光的粒子性，故A、C、D错误，B正确。
例2．答案　BCD
解析　一切光都具有波粒二象性，光的有些现象(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些现象(如光电效应、康普顿效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子，A错误。康普顿效应表明光具有粒子性，CD正确。
课后巩固：
1．答案　D 解析　在康普顿效应中，当X射线的光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则光子动量减小，根据λ＝，可知部分射线波长变长，故A错误；康普顿效应不仅出现在石墨对X射线的散射中，故B错误；康普顿效应揭示了光具有粒子性，故C错误；康普顿效应进一步表明光子具有动量，故D正确。
2．答案　D 解析　干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现，只有光电效应现象、康普顿效应是光的粒子性的表现，A、B、C错误，D正确。
3．答案　D 解析　光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子被碰前静止，被碰后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，但速度仍为光速，由ε＝hν知，频率变小，则波长变长，故选项D正确。
4．答案　D 解析　根据E＝hν，且λ＝，c＝λν，可得X射线每个光子的能量为E＝，每个光子的动量为p＝，选项D正确。
5．答案　BD 解析　题图甲的光电效应实验说明光具有粒子性，选项A错误；题图乙中，黄光的强度越大，饱和电流越大，即说明在光电效应中，同一单色入射光越强，饱和电流越大，选项B正确；题图丙的泊松亮斑说明光具有波动性，是光通过小圆板时发生衍射形成的，选项C错误；题图丁的康普顿效应表明光子具有动量，揭示了光的粒子性的一面，选项D正确。

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