7.2光的粒子性学案（人教版选修3-5）

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1、第二节科学的转折：光的粒子性（2）【知识结构】光的粒子性康普顿效应光子的动量【学习目标】1、了解康普顿效应。2、了解光子理论对康普顿效应的解释，了解光子的动量。3、认识到康普顿效应进一步证明了光的粒子性。课堂互动【自学评价】1、康普顿效应是。康普顿效应不但证明了光具有，还具有。2、电子动量表达式为，光子动量表达式为。3、光子与晶体中的电子碰撞时，动量,波长变。4、康普顿效应进一步说明了光具有性。【新课引入】人们在白天看到的天空各处都是亮的，而宇航员在太空中，尽管太阳光线耀眼刺目，其它方向却是黑的，甚至可以看到

2、远处的星星。这就是光遇到空气中的其它粒子发生的现象。【互动探究】点击关键词1、康普顿效应合作讨论1：什么是光的散射？在光的散射中入射光的波长有什么变化？康普顿效应被谁用X射线实验所证实？结论1：________________________________________________________________________________________________________________合作讨论2：在光的散射实验中，散射光的波长发生了变化，频率也发生了变化，它们是如何变化的？结论2

3、：合作讨论3：在光的散射实验中，入射光子和散射光子的运动方向不同，说明了什么问题？频率波长发生变化又说明了什么问题？结论3：点击关键词2、光子的动量合作讨论1：在狭义相对论中，一定的质量与能量的对应关系是什么？一个光子的能量又是什么？结论1：____________________________________________________________________。合作讨论2：光子是否有质量？光子的动量是什么？结论2：________________________________________

4、____________________________。点击关键词3、粒子性对康普顿效应的解释合作讨论1：如何用粒子性证明康普顿效应中的能量转移关系？结论1：合作讨论2：康普顿效应中能量是如何转移的？如何用粒子性证明康普顿效应中的动量守恒？结论2：思维点拔：科学的进步要经过一个复杂的过程，在实验中发现了新的现象，要用一种理论去解释它，当解释不了时，就建立了新的理论，从而人们对世界就有了更新的认识。【典型例题】[例题1]下列说法中正确的是（）A．康普顿效应说明了光子具有动量和能量B．康普顿效应进一步证实了光的

5、粒子性C．黑体辐射规律是爱因斯坦提出的D．普朗克提出能量子的假设[例题2]根据量子理论，光子的能量E和动量p之间的关系式为E＝pc，其中c表示光速．由于光子有动量，照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强，这就是“光压”，用I表示．(1)一台二氧化碳气体激光器发出的激光，功率为P0，射出的光束的横截面积为S，当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时，激光对物体表面的压力F=2p·N，其中p表示光子的动量，N表示单位时间内激光器射出的光子数．试用P0与S表示该束激光对物体产生的光压I。(2)有人

6、设想在宇宙探测中用光为动力推动探测器加速，探测器上安装有面积极大、反射率极高的薄膜，并让它正对太阳．已知太阳光照射薄膜时每平方米面积上的辐射功率为1.35kW，探测器和薄膜的总质量为m＝100kg，薄膜面积为4×104m2．求此时探测器的加速度大小?(不考虑万有引力等其他的力)【追踪训练】1、在半径r＝10m的球壳中心有一盏功率为P＝40W的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为λ=0.59μm，已知普朗克常量H＝6.63×10—34J·s，真空中光速c＝3×108m／s．试求每秒钟穿过S＝1cm2球壳

7、面积的光子数目．2、能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10—18J，已知可见光的平均波长约为60μm，普朗克常量h＝6.63×10—34J·s，则进入人眼的光子数至少为()A．1个B．3个C．30个D．300个3、美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X的射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为。石墨对X射线散射时，按照经典物理的理论。散射光与入射光的波长应该相同．为了解决经典理论与实验事实的矛盾，康普顿用概念十分成功地解释了这种效应．他的思想是，光子不

8、仅具有能量，而且具有，X射线与晶体中的电子碰撞时，光子动量损失，所以波长变长(因为p＝h/λ)总结回顾1、在光的色散中，照射光子的波长和频率发生改变的现象叫康普顿效应。2、康普顿效应证明了光子不但有能量，而且还有动量。3、光电效应和康普顿效应说明了在微观世界中能的转化和守恒定律、动量守恒定律都适用。