172光的粒子性教案.docx

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1、 172 光的粒子性【三维目的】（一）学问与技能1通过试验理解光电效应的试验规律。2知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。3理解康普顿效应，理解光子的动量（二）过程与方法经验科学探究过程，相识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法探讨物理问题，验证物理规律。（三）情感、看法与价值观领会自然界的奇异与和谐，开展对科学的新奇心与求知欲，乐于探究自然界的奇异，能体验探究自然规律的艰辛与喜悦。【教学重点】光电效应的试验规律【教学难点】爱因斯坦光电效应方程以及意义【教学过程】第一课时 光电效应（一）引入新课提问：回忆前面的学习，总结人类对光的本性的相识的开展过程？（多媒体投影，见课件。）老师讲解并描绘:光的

2、干预、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。19世纪60年头，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而，出人意料的是，正值人们以为光的波动理论好像特别完备的时候，又发觉了用波动说无法说明的新现象光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的探讨，使得人们对光的又一本质性相识得到了开展。（二）进展新课1光电效应老师：试验演示。（课件协助讲解并描绘）用弧光灯照耀擦得很亮的锌板，(留意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。学生：仔细视察试验。老师提问：上述试验说明了什么？学生：说明锌板在射线照

3、耀下失去电子而带正电。概念：在光(包括不行见光)的照耀下，从物体放射电子的现象叫做光电效应。放射出来的电子叫做光电子。2光电效应的试验规律（1）光电效应试验如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出-光电子。光电子在电场作用下形成光电流。概念：遏止电压将换向开关反接，电场反向，则光电子分开阴极后将受反向电场阻碍作用。当 K、A 间加反向电压，光电子克制电场力作功，当电压到达某一值 Uc 时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。依据动能定理，有（2）光电效应试验规律 光电流与光强的关系饱和光电流强度与入射光强度成正比。 截止频率c -极限频率对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率c 。 当

4、入射光频率c 时，电子才能逸出金属外表；当入射光频率 c时，无论光强多大也无电子逸出金属外表。 光电效应是瞬时的。从光开场照耀到光电子逸出所需时间10-9s。3光电效应说明中的疑难经典理论无法说明光电效应的试验结果。经典理论认为，依据经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应当越大。也就是说，光电子的能量应当随着光强度的增加而增大，不应当与入射光的频率有关，更不应当有什么截止频率。光电效应试验说明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时

5、，无论光强再大也没有光电流。光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，汲取能量要时间，即需能量的积累过程。为了说明光电效应，爱因斯坦在能量子假说的根底上提出光子理论，提出了光量子假设。4爱因斯坦的光量子假设（1）内容光不仅在放射和汲取时以能量为h的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的光是由大量能量为 E =h的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。（2）爱因斯坦光电效应方程在光电效应中金属中的电子汲取了光子的能量，一局部消耗在电子逸出功W0，另一局部变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量守恒可得出：W0为电子逸出金属外表所需做的功，称为逸出功

6、Wk为光电子的最大初动能。（3）爱因斯坦对光电效应的说明：光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。电子只要汲取一个光子就可以从金属外表逸出，所以不需时间的累积。 从方程可以看出光电子初动能和照耀光的频率成线性关系从光电效应方程中，当时动能为零时，可得极限频率：爱因斯坦光子假说圆满说明了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛成认，因为它完全违反了光的波动理论。5光电效应理论的验证美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”试验，结果在1915年证明了爱因斯坦光电效应方程，h 的值与理论值完全一样，又一次证明了“光量子”理论的正确。展示演示文稿资料：爱因斯坦和密立根由于爱因斯坦提出的

7、光子假说胜利地说明了光电效应的试验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。密立根由于探讨根本电荷和光电效应，特殊是通过闻名的油滴试验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增加了劝服力，同时也能对学生进展发放教化，有利于培育学生的科学看法和科学精神，激发学生的探究精神。例题 （教材34页）学生通过运算得出相应的正确结果。点评：理论联络实际，适量的练习题可以进一步稳固和驾驭所学理论学问。第二课时 康普顿效应（一）引入新课老师引导学生分析教材P35“思索与探讨”，引出光的散射，通过对散射现象的进一步探讨，进而发觉一种现象康普顿效应。【学生活动】指

8、导学生阅读教材35页内容，老师讲解并描绘。（二）进展新课1. 康普顿效应（1）光的散射光在介质中与物质微粒互相作用，因此传播方向发生变更，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试验时，发觉散射线中除有与入射线波长一样的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的变更量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。（3）康普顿散射的试验装置与规律：按经典电磁理论：假如入射X光是某种波长的电磁波，散射光的波长是不会变更的！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。（4

9、）经典电磁理论在说明康普顿效应时遇到的困难依据经典电磁波理论，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，所以它所放射的散射光频率应等于入射光频率。无法说明波长变更和散射角的关系。（5）光子理论对康普顿效应的说明若光子和外层电子相碰撞，光子有一局部能量传给电子，散射光子的能量削减，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，依据碰撞理论， 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量和碰撞的角度有关，所以波长变更和散射角有关。（6）康普顿散射试验的意义有力地支持了爱因斯坦“光量

10、子”假设； 首次在试验上证明了“光子具有动量”的假设；证明了在微观世界的单个碰撞事务中，动量和能量守恒定律仍旧是成立的。展示演示文稿资料：康普顿康普顿的胜利也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，始终认为散射光频率的变更是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才相识到还要用动量守恒。康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。展示演示文稿资料：吴有训对探讨康普顿效应的奉献1923年，吴有训参与了发觉康普顿效应的探讨工作.19251926年，吴有训用银的X射线(=5.62nm) 为入射线，以15种轻重不同的元素为散射物质，在同一散射角( )测量各种波长的散射光强度，作了大量X射线散

11、射试验。对证明康普顿效应作出了重要奉献。点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增加了劝服力，同时也能对学生进展发放教化，有利于培育学生的科学看法和科学精神，激发学生的探究精神。（7）光子的能量和动量说明：动量能量是描绘光的粒子性的，频率和波长则是用来描绘光的波动性的，可见，光具有波粒二象性。2.光子的动量老师引导学生进展推导：（三）课堂小结老师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：学生自主完成学案练习，老师点评。 点评：总结课堂内容，培育学生概括总结实力。老师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的依次不同，从而构建他们自己的学问框架。（四）布置作业：课本36页2、3、4题。