波粒二象性教學設(shè)計

一般高中課程標準試驗教科書—物理〔選修3－5〕[人教版]第十七章 波粒二象性1．內(nèi)容標準了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點。體會量子論的建立深化了人們對于物質(zhì)世界的生疏。通過試驗了解光電效應(yīng)。知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。了解康普頓效應(yīng)。依據(jù)試驗說明光的波粒二象性。知道光是一種概率波。知道實物粒子具有波動性。知道電子云。初步了解不確定性關(guān)系。通過典型事例了解人類直接閱歷的局限性。體會人類對世界的探究是不斷深入的。例1通過電子衍射試驗，初步了解微觀粒子的波粒二象性，體會人類對于物質(zhì)世界生疏的不斷深入?；顒咏ㄗh閱讀有關(guān)微觀世界的科普讀物，寫出讀書體會。課程學習17．2科學的轉(zhuǎn)折：光的粒子性課標要求〔一〕學問與技能1．通過試驗了解光電效應(yīng)的試驗規(guī)律。知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動量〔二〕過程與方法經(jīng)受科學探究過程，生疏科學探究的意義，嘗試應(yīng)用科學探究的方法爭論物理問題，驗證物理規(guī)律。〔三〕情感、態(tài)度與價值觀領(lǐng)會自然界的奇異與和諧，進展對科學的古怪心與求知欲，樂于探究自然界的奇特，能體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。教學重點★教學難點★愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義教學方法★教師啟發(fā)、引導，學生爭論、溝通。教學用具：★投影片，多媒體關(guān)心教學設(shè)備課時安排★2課時教學過程★〔一〕引入課見課總結(jié)人類對光的本性的生疏的進展過程？〔件。學生回憶、思考，并答復。教師傾聽、點評。世紀19光的干預、衍射現(xiàn)象說明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進一步說明光還是橫波。年月，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)。然而，出人意料的是，正值人們以60又覺察了用波其他相關(guān)問題的爭論，使得人們對光的又一本質(zhì)性生疏得到了進展?！捕尺M展課1〔課件關(guān)心表達〕教師：試驗演示。留意用導線與用弧光燈照耀擦得很亮的鋅板，(器張角增大到約為不帶電的驗電器相連電30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。學生：認真觀看試驗。教師提問：上述試驗說明白什么？學生：說明鋅板在射線照耀下失去電子而帶正電。概念：在光(包括不行見光)的照耀下，從物體放射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。放射出來的電子叫做光電子。2．光電效應(yīng)的試驗規(guī)律光電效應(yīng)試驗光 如下圖，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出電子。光電子在電場作用下形成光電流。概念：遏止電壓將換向開關(guān)反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。AKUU稱遏止電壓。依據(jù)動能定時，光電流恰為0。到某一值cc1 ? 22 cec〔2〕光電效應(yīng)試驗規(guī)律νcν。對于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率cνννν時，無論光當入射光頻率時，電子才能逸出金屬外表；當入射光頻率><cc強多大也無電子逸出金屬外表。③光電效應(yīng)是瞬時的。從光開頭照耀到光電子逸出所需時-9s。3．間<10光電效應(yīng)解釋中的疑難應(yīng)當有什么截止頻率。光電效應(yīng)試驗說明：飽和電流不僅與光強有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時，無論光強再大也沒有積存過程。為了解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦在能量子假說的根底上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。hν的〕內(nèi)容光不僅在放射和吸取時以能量為愛因斯坦的光量子假設(shè)4〔1νE=光子組成的光是由大量能量為而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為c運動。的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速0k??E?hWWE0k0kWW愛因斯〔3為電子逸出金屬外表所需做的功，稱為逸出功〕為光電子的最大初動能。坦對光k0電效應(yīng)的解釋：①光強大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。③從方②電子只要吸取一個光子就可以從金屬外表逸出，所以不需時間的累積。程可以看出光電子初動能和照耀光的頻率成線性關(guān)系0 W??④從光電效應(yīng)方程中，當時動能為零時，可得極限頻率：0 光的波動理論。光電效應(yīng)理論的驗證h的值與理論值完全全都，又一次證明白“光結(jié)果在1915年證明白愛因斯坦光電效應(yīng)方程，量子”理論的正確。展現(xiàn)演示文稿資料：愛因斯坦和密立根1921年諾貝爾物理學獎。1923有利于培育學生的科學態(tài)度和科學精神，激發(fā)學生的探究精神。例題〔36〕學生通過運算得出相應(yīng)的正確結(jié)果。點評：理論聯(lián)系實際，適量的練習題可以進一步穩(wěn)固和把握所學理論學問。光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用〔1〕光控繼電器可以用于自動掌握，自動計數(shù)、自動報警、自動跟蹤等。光電倍增管可對微弱光線進展放2〔倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等~101058大，可使光電流放大方面。7〔1〕光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。X射線通過物質(zhì)散射的試驗時，覺察散射線中除1923年康普頓在做〔2〕康普頓效應(yīng)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，其波長的轉(zhuǎn)變量與散射角有關(guān)，而與入射〔3〕康普頓散射的試驗裝置與規(guī)律：X光是某種波長的電磁波，散射光的波長是不會轉(zhuǎn)變的！按經(jīng)典電磁理論：假設(shè)入射0???的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。散射中消滅00?外消滅了移向長波方除原波長康普頓散射曲線的特點：①?向的的散射波長0?隨散射角的增大而增大。波長②0??????波長的偏移為0?X波長的偏移只與散射角有關(guān)，而與散射物質(zhì)種類及入射的???????)cos(?1????=長無關(guān)線射的波 -3可比較Compton波長只有當入射波長與0.0241?=2.4110n〔試驗值〕c0c0稱為電子的用可見光觀看不到康普頓射線才能觀看到康普頓散射，康普頓效應(yīng)才顯著，因此c0要用X時，①依據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當電磁〕經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時遇到的困難〔4光子理論對康普頓5〕〔效應(yīng)的解釋于是散射光子的能量削減，①假設(shè)光子和外層電子相碰撞，光子有一局部能量傳給電子，光子將與整②假設(shè)光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，散射光的波長大于入射光的波長。碰撞前后光子能量幾乎個原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠小于原子質(zhì)量，依據(jù)碰撞理論，首次在實〔6子具有動量”的假設(shè)；③證明白在微觀世界的單個碰撞大事中，動量和能量守恒定律仍舊是成立的。展現(xiàn)演示文稿資料：康普頓中起先只考慮能量守恒，后來才生疏到還要用動是由于“混進來了某種熒光輻射”量守恒。年獲諾貝爾物理獎。展現(xiàn)演示文稿資料：吳有訓對爭論康普頓效應(yīng)的貢1927康普頓于.年，吳有訓參與了覺察康普頓效應(yīng)的爭論工作獻19230?種輕重不同的元為入射線，以射線—1926X(15=5.62nm)1925???120射線0散測量各種波長的散射光強度，作了大量(X)素為散射物質(zhì)，在同一散射角射試驗。對證明康普頓效應(yīng)作出了重要奉獻。同時也能對學生進展增加了說服力，點評：應(yīng)用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，發(fā)放教育，有利于培育學生的科學態(tài)度和科學精神，激發(fā)學生的探究精神。說明：動量能量是描述粒子的，頻率和波長則是用來描述波的〕光子的能量和動量〔72 2 ?mc??EhE??h?m?c??hhh?c???P?mc??cc2 2 然后請同學評價黑板上的