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(xué)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(xué)習(xí)課前自主學(xué)習(xí)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(zhì)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(yīng)(1)光的散射：光子在介質(zhì)中和物體微粒相互作用，使光的傳播方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象叫光的散射(2)康普頓效應(yīng)：X射線經(jīng)物質(zhì)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(zhì)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(yīng)現(xiàn)象和康普頓效應(yīng)證明光具有粒子性5光子的能量ε＝hν，動量p＝，兩式左側(cè)的ε和p描述光的粒子性，右側(cè)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(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：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(guān)系。3了解物理真知形成的歷史過程，了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)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(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。4通過學(xué)生閱讀和教師介紹講解，使學(xué)生了解科學(xué)真知的得到并非一蹴而就，需要經(jīng)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(guān)理論的實驗驗證，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。通過了解電子衍射實驗，使學(xué)生了解創(chuàng)造條件來進行有關(guān)物理實驗的方法。教學(xué)重點教學(xué)重點按經(jīng)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(guān)，

5、而與散射物質(zhì)種類及入射的X射線的波長0?無關(guān)，)cos1(0??????????cc?=0.0241=2.41103nm（實驗值）稱為電子的Compton波長只有當(dāng)入射波長0?與c?可比擬時，康普頓效應(yīng)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(yīng)現(xiàn)象說明了什么？（1）經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時遇到的困難：）經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時遇到的困難：①根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過物質(zhì)時

6、，物質(zhì)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(yīng)等于入射光頻率。②無法解釋波長改變和散射角的關(guān)系。（2）光子理論對康普頓效應(yīng)的解釋）光子理論對康普頓效應(yīng)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(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠小于原子質(zhì)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(guān)，所以波長改變和散射角有關(guān)（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(shè)；②首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設(shè)；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(fēng)順的，在他早期的幾篇論文中，一直認(rèn)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(rèn)識到還要用動量守