高三物理教案 康普頓效應

1、高三物理教案 康普頓效應康普頓效應三維教學目的1、知識與技能1理解康普頓效應，理解光子的動量2理解光既具有波動性，又具有粒子性;3知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性;4理解光是一種概率波。2、過程與方法：1理解物理真知形成的歷史過程;2理解物理學研究的根底是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性;3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。3、情感、態(tài)度與價值觀：領略自然界的奇妙與和諧，開展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探究自然規(guī)律的艱辛與喜悅。教學重點：實物粒子和光子一樣具有波粒二象性教學難點：實物粒子的波動性的理解。教學方法：老師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。教學用

2、具：投影片，多媒體輔助教學設備一引入新課提問：前面我們學習了有關光的一些特性和相應的事實表現(xiàn)，那么我們終究怎樣來認識光的本質和把握其特性呢?光是一種物質，它既具有粒子性，又具有波動性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性，分別舉出有關光的干預衍射和光電效應等實驗事實。我們不能片面地認識事物，能舉出本學科或其他學科或生活中類似的事或物嗎?二進展新課1、康普頓效應1光的散射：光在介質中與物質微粒互相作用，因此傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。2康普頓效應1923年康普頓在做 X 射線通過物質散射的實驗時，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長一樣的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關，

3、而與入射線波長和散射物質都無關。3康普頓散射的實驗裝置與規(guī)律：按經(jīng)典電磁理論：假如入射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) 的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。康普頓散射曲線的特點： 除原波長 外出現(xiàn)了移向長波方向的新的散射波長 新波長 隨散射角的增大而增大。波長的偏移為波長的偏移只與散射角 有關，而與散射物質種類及入射的X射線的波長 無關，= 0.0241=2.4110-3nm實驗值稱為電子的Compton波長只有當入射波長 與 可比較時，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。4經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應時遇到的困難根據(jù)經(jīng)典電磁波理論

4、，當電磁波通過物質時，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。無法解釋波長改變和散射角的關系。5光子理論對康普頓效應的解釋假設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。假設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。因為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。6康普頓散射實驗的意義有力地支持了愛因斯坦光量子假設;首次在實驗上證實了光子具有動量的假設;證實了在微觀世界的單個

5、碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。2、光的波粒二象性講述光的波粒二象性，進展歸納整理。1我們所學的大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續(xù)性是相對的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計規(guī)律。2光子在空間各點出現(xiàn)的概率遵從波動規(guī)律，物理學中把光波叫做概率波。3、光的波動性與粒子性是不同條件下的表現(xiàn)：大量光子行為顯示波動性;個別光子行為顯示粒子性;光的波長越長，波動性越強;光的波長越短，粒子性越強。光的波動性不是光子之間互相作用引起的，是光子本身的一種屬性。例題：每秒從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能為1.4103J，其中可見光部分約占45%，