高三物理教案：《康普顿效应》教学设计

1、高三物理教案：康普顿效应教学设计康普顿效应三维教学目标1、知识与技能(1) 了解康普顿效应，了解光子的动量(2) 了解光既具有波动性，又具有粒子性 ;(3) 知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性 ;(4) 了解光是一种概率波。2、过程与方法：(1) 了解物理真知形成的历史过程 ;(2) 了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重 要性;(3) 知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。3、情感、态度与价值观：领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学 的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的 艰辛与喜悦。教学重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性 教学难点：实物粒子

2、的波动性的理解。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备(一)引入新课提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那 么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢 ?(光是一种物质，它既 具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性，分别举 出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实 )。我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类 似的事或物吗 ?(二)进行新课1、康普顿效应(1)光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发 生改变，这种现象叫做光的散射。(2)康普顿效应1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验

3、时，发现散射线中 除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其 波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。(3)康普顿散射的实验装置与规律：按经典电磁理论：如果入射 X 光是某种波长的电磁波，散射光的 波长是不会改变的 !散射中出现的现象，称为康普顿散射。康普顿散射曲线的特点： 除原波长外出现了移向长波方向的新的散射波长 新波长随散射角的增大而增大。波长的偏移为波长的偏移只与散射角 有关，而与散射物质种类及入射的X射线的波长 无关，=0.0241?=2.41 X 10-3nflm 验值)称为电子的 Compton 波长只有当入射波长 与 可比拟时，康普顿效应才显

4、著，因此要用 X 射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。(4) 经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难 根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子 将作受迫振动，其频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率 应等于入射光频率。 无法解释波长改变和散射角的关系。(5) 光子理论对康普顿效应的解释 若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射 光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换 能量，由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论， 碰撞前后光子 能量几乎不变，波长不变。 因为碰撞中交换的能

5、量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散 射角有关。(6) 康普顿散射实验的意义 有力地支持了爱因斯坦 “光量子 ”假设; 首次在实验上证实了 “光子具有动量 ”的假设 ; 证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的2、光的波粒二象性讲述光的波粒二象性，进行归纳整理。(1)我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子， 光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的 表现，光子的行为服从统计规律。(2)光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫 做概率波。3、光的波动性与粒子性是不同条件下的表现： 大量光子行为显示波动性 ;个别光子行为显示粒子性 ;光的波长越 长，波动性越强 ;光的波长越短，粒子性越强。光的波动性不是光子之 间相互作用引起的，是光子本身的一种属性。例题：已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面 上的辐射能为1.4 X 103J其中可见光部分约占45%,