3.光的波粒二象性
[学习目标] 1.知道什么是康普顿效应及康普顿散射实验原理．(重点)2.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波．
一、康普顿效应
1．光的散射：光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向发生偏转，这种现象叫光的散射．
蔚蓝的天空、殷红的晚霞是大气层对阳光散射形成的，夜晚探照灯或激光的光柱，是空气中微粒对光散射形成的．
2．康普顿效应
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，除原波长外，还发现了波长随散射角的增大而增大的谱线．X射线经物质散射后波长变长的现象，称为康普顿效应．
3．康普顿的理论
当光子与电子相互作用时，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hν的一部分传递给了电子，光子能量减少，波长变长．
4．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，深入揭示了光的粒子性的一面，为光子说提供了又一例证．
二、光的波粒二象性光是一种概率波
1．光的波粒二象性
(1)光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．
光的波动性是指光的运动形态具有各种波动的共同特征，如干涉、衍射和色散等都有波动的表现．
光的粒子性是指光与其他物质相互作用时所交换的能量和动量具有不连续性，如光电效应、康普顿效应等．
(2)光子的能量和动量
①能量：ε＝hν.
②动量：p＝.
(3)意义
能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量．因此ε＝hν和p＝揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．
2．光是一种概率波
光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小，所以光是一种概率波．
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量． (√)
(2)康普顿效应进一步说明光具有粒子性． (√)
(3)光子发生散射时，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化． (×)
(4)光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性． (√)
(5)光子数量越大，其粒子性越明显． (×)
(6)光子通过狭缝后落在屏上明纹处的概率大些． (√)
2．(多选)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，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效应，以下说法正确的是( )
A．康普顿效应说明光子具动量
B．康普顿效应现象说明光具有波动性
C．康普顿效应现象说明光具有粒子性
D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加
AC [康普顿效应说明光具有粒子性，B项错误，A、C项正确；光子与晶体中的电子碰撞时满足动量守恒和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量转移给电子，光子的能量会减少，D项错误．]
3．关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是( )
A．光的频率越高，衍射现象越容易看到
B．光的频率越高，粒子性越显著
C．大量光子产生的效果往往显示粒子性
D．光的波粒二象性否定了光的电磁说
