1、高三物理教案：康普頓效應教學設計康普頓效應三維教學目標1、知識與技能(1) 了解康普頓效應，了解光子的動量(2) 了解光既具有波動性，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) 了解光是一種概率波。2、過程與方法：(1) 了解物理真知形成的歷史過程 ;(2) 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;(3) 知道某一物質在不同環境下所表現的不同規律特性。3、情感、態度與價值觀：領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學 的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的 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

2、的波動性的理解。教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。 教學用具：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，那 么我們究竟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。在不同條件下表現出不同特性，分別舉 出有關光的干涉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)進行新課1、康普頓效應(1)光的散射：光在介質中與物質微粒相互作用，因而傳播方向發 生改變，這種現象叫做光的散射。(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

3、時，發現散射線中 除有與入射線波長相同的射線外，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，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律：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 !散射中出現的現象，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?=2.41 X 10-3nflm 驗值)稱為電子的 Compton 波長只有當入射波長 與 可比擬時，康普頓效應才顯

4、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) 經典電磁理論在解釋康普頓效應時遇到的困難 根據經典電磁波理論，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 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。 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

5、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，進行歸納整理。(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。光的分立性和連續性是相對的，是不同條件下的 表現，光子的行為服從統計規律。(2)光子在空間各點出現的概率遵從波動規律，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： 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 間相互作用引起的，是光子本身的一種屬性。例題：已知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1.4 X 103J其中可見光部分約占45%,