2022-2023学年高二物理竞赛课件:康普顿效应和波粒二象性(共13张PPT)

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2022-2023学年高二物理竞赛课件:康普顿效应和波粒二象性(共13张PPT)

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(共13张PPT)
康普顿效应和波粒二象性
2
光的波粒二象性
相对论能量和动量关系
(2)粒子性: (光电效应等)
(1)波动性:光的干涉和衍射
光子
康普顿效应和波粒二象性
3
描述光的
粒子性
描述光的
波动性
光子
康普顿效应 波粒二象性
4
1920年,美国物理学家康普顿在观察X 射线被物质散射时,发现散射线中含有波长发生了变化的成分——散射束中除了有与入射束波长 0 相同的射线,还有波长 > 0 的射线.
康普顿散射
康普顿效应 波粒二象性
5
实验原理和装置
康普顿效应 波粒二象性
6
实验结果
(相对强度)
(波长)
1 波长的偏移
( ) 与
散射角有关.
2 与散射物体无关.
康普顿效应 波粒二象性
7
经典理论的困难
按经典电磁理论,带电粒子受到入射电磁波的作用而发生受迫振动,从而向各个方向辐射电磁波,散射束的频率应与入射束频率相同,带电粒子仅起能量传递的作用.
可见,经典理论无法解释波长变长的散射线.
康普顿效应 波粒二象性
8
1 物理模型
入射光子( X 射线或 射线)能量大 .
量子解释
范围为:
光子
电子
电子
光子
康普顿效应 波粒二象性
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电子反冲速度很大,用相对论力学处理.
电子热运动能量 ,可近似为静止电子.
固体表面电子束缚较弱,视为近自由电子.
光子
电子
电子
光子
康普顿效应 波粒二象性
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(1) 入射光子与散射物质中束缚微弱的电子弹性碰撞时,一部分能量传给电子,散射光子能量减少,频率下降、波长变大.
2 定性分析
(2) 光子与原子中束缚很紧的电子发生碰撞,近似与整个原子发生弹性碰撞时,能量不会显著减小,所以散射束中出现与入射光波长相同的射线.
康普顿效应 波粒二象性
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3 定量计算
动量守恒
能量守恒
康普顿效应 波粒二象性
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13
(3) 对谱线的强度、宽度、偏振等一系列问题无法处理.
(4) 半经典半量子理论,既把微观粒子看成是遵守经典力学的质点,同时,又赋予它们量子化的特征.
缺陷
(1) 无法解释比氢原子更复杂的原子.
(2) 微观粒子的运动视为有确定的轨道.

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