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(dòng)性，具有干涉和衍射等波所特有的性質(zhì)2光子說(shuō)：光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)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(zhǎng)變長(zhǎng)的現(xiàn)象4光的波粒二象性(1)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即

2、光具有波粒二象性(2)光的波動(dòng)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(shí)，能量和動(dòng)量是以一份一份的形式進(jìn)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(dòng)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(dòng)性，兩式把粒子性和波動(dòng)性緊密地聯(lián)系了起來(lái)6光是一種概率波在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上亮紋的地方，是光子到達(dá)概率大的地方，暗紋的地方是光子到達(dá)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(qiáng)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(dòng)性，又具有粒子性；2知道實(shí)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(zhǎng)和粒子動(dòng)量關(guān)系。3了解物理真知形成的歷史過(guò)程，了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)以及實(shí)驗(yàn)對(duì)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(guò)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(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的歷史發(fā)展過(guò)

4、程，不斷得到糾正與修正。5通過(guò)相關(guān)理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。通過(guò)了解電子衍射實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解創(chuàng)造條件來(lái)進(jìn)行有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的方法。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)按經(jīng)典電磁理論：如果入射X光是某種波長(zhǎng)的電磁波，散射光的波長(zhǎng)是不會(huì)改變的！散射中出現(xiàn)0???的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。康普頓散射曲線的特點(diǎn)：①除原波長(zhǎng)0?外出現(xiàn)了移向長(zhǎng)波方向的新的散射波長(zhǎng)?②新波長(zhǎng)?隨散射角的增大而增大。波長(zhǎng)的偏移為0??????波長(zhǎng)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(zhǎng)0?無(wú)關(guān)，)cos1(0??????????cc?=0.0241=2.41103nm（實(shí)驗(yàn)值）稱為電子的Compton波長(zhǎng)只有當(dāng)入射波長(zhǎng)0?與c?可比擬時(shí)，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(jiàn)光觀察不到康普頓散射。問(wèn)題2：康普頓效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？（1）經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難：）經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難：①根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過(guò)物質(zhì)時(shí)

6、，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動(dòng)，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(wú)法解釋波長(zhǎng)改變和散射角的關(guān)系。（2）光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋）光子理論對(duì)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(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。②若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個(gè)原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)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(zhǎng)不變。③因?yàn)?/p>

7、碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長(zhǎng)改變和散射角有關(guān)（3）康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義）康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義①有力地支持了愛(ài)因斯坦“光量子”假設(shè)；②首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量”的假設(shè)；③證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)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(jìn)來(lái)了某種熒光輻射”；在計(jì)算中起先只考慮能量守恒，后來(lái)才認(rèn)識(shí)到還要用動(dòng)量守