光的粒子性

1.通过实验了解光电效应的实验规律。2.知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。3.了解康普顿效应，了解光子的动量。首先对光的波粒二象性，即光同时具有波的特点和粒子的特性，引出光的另一种特性：粒子性。接着介绍康普顿效应和康普顿散射的实验装置与规律，通过动画，观察康普顿效应的原理。然后对康普顿效应的疑难部分提出问题，又通过“光子”的概念解释了康普顿效应现象，最后对康普顿效应的实验意义进行说明。本节内容重点是了解人类对光本性认识的发展史，了解物理学的曲折发展过程和研究方法，从而激发学生的学习兴趣，使学生受到辩证唯物主义教育，初步认识光的波动性与粒子性，且光具有波粒二象性是学习的难点。课堂教学中要能够联系以往的学习基础，让学生自己去发现问题、提出问题，要调动学生学习的积极性，增加视频、动画等多媒体演示，穿插介绍物理学史是十分必要的。白天的天空各处都是亮的；航天员在大气外飞行时，尽管太阳的光线耀眼刺目，其他地方的天空却是黑的，甚至可以看见星星。这是为什么？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。1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时，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。1.光的散射2.康普顿效应3.康普顿散射的实验装置与规律晶体光阑X射线管探测器X射线谱仪石墨体(散射物质)j0散射波长康普顿正在测晶体对X射线的散射按经典电磁理论：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！康普顿散射曲线的特点(1)除原波长0外出现了移向长波方向的新的散射波长。(2)新波长随散射角的增大而增大。散射中出现≠0的现象，称为康普顿散射。波长的偏移为0φ=45°................................................................................°（A）0.7000.750波长λ.......0φ=0°φ=90°φ=135°康普顿散射称为电子的Compton波长波长的偏移只与散射角j有关，而与散射物质种类及入射的X射线的波长0无关。λc=0.0241Å=2.4110-3nm（实验值）0c(1cos)j只有当入射波长λ0与λc可比拟时，康普顿效应才显著，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。1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难(1)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。(2)无法解释波长改变和散射角关系。2.光子理论对康普顿效应的解释(1)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。(2)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。(3)因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。1.有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；2.首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；3.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。康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。（1897-1977）吴有训2mcEhE2chm动量能量是描述粒子的频率和波长则是用来描述波的2hhhpmcccc1.康普顿效应3.康普顿散射实验的意义2.康普顿效应解释中的疑难4.光子的动量1.关于光子说的基本内容有以下几点，不正确的是()A.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子B.光是具有质量、能量和体积的物质微粒子C.光子的能量跟它的频率成正比D.光子客观并不存在，而是人为假设的B2.能引起人的视觉感应的最小能量为10─18J，已知可见光的平均波长约为0.6m，则进入人眼的光子数至少为个，恰能引起人眼的感觉。33.关于光电效应下述说法中正确的是()A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应D4.在可见光范围内，哪种颜色光的光子能量最大？想想看，这种光是否一定最亮？为什么？在可见光范围内，紫光的光子能量最大，因为其频率最高。但紫光不是最亮的。因为光的亮度由两个因素决定，一为光强，二为人眼的视觉灵敏度。在光强相同的前提下，由于人眼对可见光中心部位的黄绿色光感觉最灵敏，因此黄绿色光应最亮。5.在光电效应实验中，如果入射光强度增加，将产生什么结果？如果入射光频率增加，又将产生什么结果？当入射光频率高于截止频率时，光强增加，发射的光电子数增多；当入射光频率低于截止频率时，无论光强怎么增加，都不会有光电子发射出来。入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增加。