2017教科版高中物理選修(3-5)第3節(jié)《光的波粒二象性教案》word學案

1、第三節(jié)第三節(jié)光的波粒二象性光的波粒二象性課前自主學習課前自主學習1光是一種電磁波，具有波動性，具有干涉和衍射等波所特有的性質2光子說：光不僅在發(fā)射和吸收時是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，光子的能量ε＝hν.3康普頓效應(1)光的散射：光子在介質中和物體微粒相互作用，使光的傳播方向發(fā)生偏轉，這種現(xiàn)象叫光的散射(2)康普頓效應：X射線經物質散射后波長變長的現(xiàn)象4光的波粒二象性(1)光既具有波動性，又具有粒子性，即

2、光具有波粒二象性(2)光的波動性的證明：光能發(fā)生干涉、衍射和色散等波特有的現(xiàn)象(3)光的粒子性的證明：光在與其他物質相互作用時，能量和動量是以一份一份的形式進行交換的光電效應現(xiàn)象和康普頓效應證明光具有粒子性5光子的能量ε＝hν，動量p＝，兩式左側的ε和p描述光的粒子性，右側的ν和hλλ描述光的波動性，兩式把粒子性和波動性緊密地聯(lián)系了起來6光是一種概率波在雙縫干涉實驗中，屏上亮紋的地方，是光子到達概率大的地方，暗紋的地方是光子到達概率小的

3、地方所以光波是一種概率波，即光波在某處的強度代表著光子在該處出現(xiàn)概率的大小.教學目標：教學目標：1了解光既具有波動性，又具有粒子性；2知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性；知道德布羅意波的波長和粒子動量關系。3了解物理真知形成的歷史過程，了解物理學研究的基礎是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性。知道某一物質在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。4通過學生閱讀和教師介紹講解，使學生了解科學真知的得到并非一蹴而就，需要經過一個較長的歷史發(fā)展過

4、程，不斷得到糾正與修正。5通過相關理論的實驗驗證，使學生逐步形成嚴謹求實的科學態(tài)度。通過了解電子衍射實驗，使學生了解創(chuàng)造條件來進行有關物理實驗的方法。教學重點教學重點按經典電磁理論：如果入射X光是某種波長的電磁波，散射光的波長是不會改變的！散射中出現(xiàn)0???的現(xiàn)象，稱為康普頓散射?？灯疹D散射曲線的特點：①除原波長0?外出現(xiàn)了移向長波方向的新的散射波長?②新波長?隨散射角的增大而增大。波長的偏移為0??????波長的偏移只與散射角?有關，

5、而與散射物質種類及入射的X射線的波長0?無關，)cos1(0??????????cc?=0.0241=2.41103nm（實驗值）稱為電子的Compton波長只有當入射波長0?與c?可比擬時，康普頓效應才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見光觀察不到康普頓散射。問題2：康普頓效應現(xiàn)象說明了什么？（1）經典電磁理論在解釋康普頓效應時遇到的困難：）經典電磁理論在解釋康普頓效應時遇到的困難：①根據(jù)經典電磁波理論，當電磁波通過物質時

6、，物質中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應等于入射光頻率。②無法解釋波長改變和散射角的關系。（2）光子理論對康普頓效應的解釋）光子理論對康普頓效應的解釋①若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。②若光子和束縛很緊的內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，由于光子質量遠小于原子質量，根據(jù)碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。③因為

7、碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散射角有關（3）康普頓散射實驗的意義）康普頓散射實驗的意義①有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；②首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設；③證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。展示演示文稿資料：康普頓康普頓的成功也不是一帆風順的，在他早期的幾篇論文中，一直認為散射光頻率的改變是由于“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認識到還要用動量守