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第六章 波粒二象性
第1节 光电效应及其解释
第2课时
1.了解康普顿效应及其意义。
2.了解光电效应在生产生活中的应用。
3.理解光的波粒二象性,了解光是一种概率波。
1. 光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。
在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，所以在地球看白天的天空各处都是亮的。而宇宙几乎是真空的，在广阔的宇宙空间中几乎没有物质，光不再散射只向前传播，所以宇宙中的“天”才是黑的。
知识点一：康普顿效应
2. 康普顿效应
1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时，发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分，这种现象称为康普顿效应。
3.康普顿效应的解释
康普顿假设电子是自由电子，当光子与电子相互作用时，其过程可视为弹性碰撞，既遵守能量守恒定律，又遵守动量守恒定律。在碰撞中光子将能量 的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，如图6-8所示。
康普顿提出的理论与实验结果相符，从而进一步说明光具有粒子性。
光电效应在自动化控制和光电成像领域有着广泛应用。
1.光电开关
光电管是利用光电效应使 转换成______
的基本光电转换器件,应用光电管可控制电路接
通或断开。如图是光电控制报警电路,正常情况
下,光束照射到光电管,光电管产生 ,与光电管连接的电路有 ,电磁铁产生磁场,吸引报警电路中的开关,使报警电路 ;当有物体从光源和光电管间通过时,挡住光束,光电管不再产生光电效应,与光电管连接的电路没有电流,电磁铁对报警电路的开关没有吸引力,在弹簧弹力作用下,开关 ,警铃发出警报。
光信号
电信号
光电效应
电流
断开
闭合
知识点二：光电效应的应用
一款对射型光电开关
2.光电成像
光电成像的原理是利用光电效应先将 转换成 ,然后将________转换成 。
电荷耦合器件(简称CCD)是光电成像系统中将光信号转换成电信号的器件,由众多的微小光敏元件、电荷转移电路、电荷读取电路组成。CCD广泛应用于数码相机、扫描仪、数字摄像机等设备中。
光信号
电信号
电信号
光信号
数码相机内的CCD传感器
牛顿光的微粒说
光是实物粒子
光是振动形式在媒质的传播——波
光是电磁波
光是能量子即光子
惠更斯和托马斯·杨的光的波动说
到麦克斯韦的光的电磁理论
爱因斯坦的光子理论
人类对光的认识过程
知识点三：光的波粒二象性
光具有波粒二象性
传播的过程中，表现出波动性
波长较长时，表现出波动性
波长较短时，表现出粒子性
与物体相互作用时，表现出粒子性
光的粒子性和波动性是在不同条件下的表现
波
光的波动性
光的粒子性
光的粒子性和波动性是相对的
粒
7个电子
100个电子
3000
20000
一个一个电子依次入射双缝的衍射实验：
70000
体现了粒子性
体现了波动性
粒子出现的概率高
粒子出现的概率低
为了对光的本性做进一步的考察与分析,物理学家把屏换成感光底片,在不断变化光强的情况下,用短时间曝光的方法进行了光的双缝干涉实验(如图所示)。
不同光强下光的双缝干涉实验结果
当光很弱时,光是作为一个个粒子落在感光底片上的,显示出了光的粒子性;当光很强时,光与感光底片量子化的作用积累起来形成明暗相间的条纹,显示出了光的波动性。
光很弱时,感光底片上的图像与我们通常观察到光的双缝干涉的图像相差很远如图(a);增强光的强度,光的双缝干涉的图像变得清晰起来如图(b);当光较强时,得到的图像与我们通常观察到的光的双缝干涉图像一样如图(c)。这个实验说明了什么
1.(多选)如图所示是光控继电器的示意图。当用绿光照射光电管阴极K时,可以发生光电效应,则下列说法正确的是（ ）
A.增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大
B.增大绿光照射强度,电路中的光电流增大
C.改用波长比绿光波长长的光照射光电管阴
极K时,一定能发生光电效应
D.改用频率比绿光频率大的光照射光电管阴极K时,一定能发生光电效应
BD
2.(多选)关于光的认识,下列说法正确的是（ ）
A.少量光子通过狭缝后落在感光底片上表现出光的波动性
B.延长曝光时间,大量光子通过狭缝后落在感光底片上遵循统计规律,表现出光的波动性
C.光的波动性是光子之间的相互作用引起的
D.光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现明显,在另外某种场合下,光的粒子性表现明显
BD
3. 关于光的波粒二象性，下列说法错误的是( )
A. 光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著
B. 光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著
C. 频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性
D. 个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性
C

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