1、三元整合导学模式高二理科物理学科导学稿主编人：高二备课组 定稿日期：2015 年 06 月 02 日 学校审批领导： 班级 姓名 【课题】 2.3 康普顿效应及其解释【学习目标】1、什么是康普顿效应？2、光子具有动量吗？【学习过程】1、什么叫做康普顿效应？答：用 X 射线照射物体时，一部分散射出来的 X 射线的波长会变长，这个现象叫做康普顿效应。2、光的电磁理论认为，光的波长在散射前后有什么特点？答：光的波长保持不变。3、谁解释了光散射波长改变的现象？答：美国物理学家康普顿光子的能量 光子的动量 p=？ =？答： 答 P=mv=康普顿认为光散射后波长变化的原因是什么？答：因为光子与物体中的自由
2、电子发生弹性碰撞【精讲释疑 1】：(2012上海卷 )根据爱因斯坦的“光子说”可知( B )A “光子说”的本质就是牛顿的“微粒说” B光的波长越长，光子的能量越小C一束单色光的能量可以连续变化 D只有光子数很多时，光才具有粒子性解析：爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份的，是不连续的，它并不否定光的波动性，而牛顿的“微粒说”与波动说是对立的，因此 A 错误在爱因斯坦的“光子说”中光子的能量 hv ；可知波长越长，光子的能量越小，因此 B 正确某一单色光，波hc长恒定，光子的能量也是恒定的，因此 C 错误大量光子表现为波动性，而少数光子才表现为粒子性，因此 D 错误4、光子和电子碰撞过程前后动
3、量守恒吗？能量守恒吗？答：动量守恒；能量守恒5、光子的动量 p 减小，光子的波长 增大，还是减小？依据是什么？答：增大；依据是 =【精讲释疑 2】：一种 X 射线，每个光子具有 4104 eV 的能量，此 X 射线的波长是多少？答：解析 ：由 hh 得c m3.11011 m.hc 6.6310 34310841041.610 19答案： 3.11011 m.141316编号6、康普顿效应证明了哪 3 个问题？答：证明了爱因斯坦光子假说的正确性证明了光子具有能量证明了光子具有动量【课题】 2.4 光的波粒二象性【学习目标】1、为什么说光具有波粒二象性？2、何为概率波？【学习过程】一、光的波粒二
4、象性的本质1、什么叫做光的干涉现象？每次穿过双缝的光子数是多少？答：由点光源S发出的光经双缝S1和S2后，在感光片上形成明暗相间的干涉条纹；一个2、实验中，在感光片会产生什么实验现象？这说明光具有波动性，还是粒子性？答：在感光片上产生明暗相间的条纹；说明光具有波动性【精讲释疑 1】在做双缝干 涉实验时，发现 100 个光子中有 96 个通过双缝后打到了观察屏上的 b 处，则 b 处可能是( A )A亮纹 B暗纹C既有可能是亮纹也有可能是暗纹 D以上各种情况均有可能解析：按 波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在 b 点，故 b 处一定是亮纹，A 正确3、为什么说上述实验不能完全排除光是
5、粒子的可能性？（即上述实验也可说明光具有粒子性，为什么？）答：因为如果，记录很短一段时间，即把感光片冲洗出来，每个亮点都是一个光子在感光片上留下的记录，这记录了光的粒子性4、光具有粒子性，还是波动性？光的这种性质叫什么？答：光既具有粒子性，也具有波动性；这种性质叫做光的波粒二象性【精讲释疑2】在光的双缝干涉实验中，在光屏上放上照相底片，并设法减弱光的强度，尽 可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长两种情况下，实验结果是( B )若曝光时间不 长，则底片上出现一些无规则的点若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹这一实验结果表明光具有波动性这一实验结果表明光具有粒 子性A B
6、 C D解析：大量光子往往表现出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性5、用单一的波动性能描述光的所以性质吗？答：不可以【精讲释疑3】 (双选)光同时具有波及粒子的性质，其粒子性可由( CD )A光的干涉现象看出 B光的衍射现象看出C光电效应看出 D康普顿效应看出解析：光的干涉和衍射现象说明光具有波的性质，能说明光具有粒子性的是光电效应以及康普顿效应故选项 C、D 对二、概率波1、每个光子落在感光片的某一点有什么特点？答：每个光子都是按照一定的概率落在感光片的某一点上2、干涉条纹反映了什么？答：反映了光子落在感光片上的各点的概率分布3、为什么说光子在感光片上的概率分布就像光子干涉时，波的强
7、度分布？答;因为概率大的地方落下的光子多，形成亮纹；概率小的地方落下的光子少，形成暗纹4、在光的量子化现象中，用什么语言去描述光的所以性质呢？答：概率波【课后练习】1、关于光的波粒二象性，错误的说法是( C )A光的频率愈高，光子的能量愈大，粒子性愈显著B光的波长愈长，光子的能量愈小，波动性愈明显C频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性解 析：光具有波粒二象性，频率高的波长短、能量高、粒子性强；频率低的波长长、能量小、波动性强对大量光子的行为表现为波动性，个别光子的行为表现为粒子性，故A、B、D 正确2、有关光的
8、本性，下列说法正确的是( D )A光既有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的B光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D由于光既有波动性，又有粒子性，无法用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性【课题】 2.5 德布罗意波【学习目标】1、什么是德布罗意波？2、有哪些事实能证明德布罗意波的存在？【学习过程】一、德布罗意波假说1、人类直觉经验中的实物粒子，是否也会具有波动性呢？答：有2、什么叫做德布罗意波？德布罗意波又称为什么波？答：任何一个实物粒子都和一个波相对应，这种波称为德布罗意波；又称为物质波【精讲释疑 1】(双选)关于德布
9、罗意波，正确的解释是( AD )A运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波B微观粒子都有一种波和它对应，这就是物质波C德布罗意波是概率波，与机械波性质相同D宏观物体运动时，它的物质波长太短，很难观察到它的波动性解析：德布罗意波是概率波，以子弹为例，并不是说子弹沿波浪形轨道前进，故与机械波性质不相同，C 错3、德布罗意波假设实物粒子的德布罗意波的波长与实物的动量之间有什么关系呢？答： =【精讲释疑 2】质量为 m 的粒子原来的速度为 v，现将粒子的速度增大到 2v，则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)( A )A变为原来波长的一半 B保持不变 C变为原来波长的 D变为原来波长的两倍2
10、解析：由物质波波长公式 可知 选项 A 对hp hmv4、用什么办法去检验德布罗意波的假说呢？当实物波（或物质波）遇到一个与该波长相仿的障碍物时，会发生什么现象呢？答;衍射现象二、电子衍射1、电子束在晶体上可以反射，那么可以发生衍射吗？答：可以2、谁发现了电子束在晶体上的衍射图样呢？答：美国工程师戴维孙3、电子衍射的发现证明了什么？答：证明了德布罗意波4、电子不仅会发生衍射，还会发生干涉，这说明实物粒子具有什么性质呢？答：波动性【精讲释疑 3】(双选)关于物质波，下列认识错误的是( BD )A任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫做物质波BX 射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C电
11、子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D宏观物体尽管可以看作为物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象解析：据德布罗意物质波理论，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫做物质波，故 A 选项正确；由于 X 射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故 X 射线的衍射现象，并不能证实物质波理论的正确性，故B 选项错误，电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故 C 选项正确；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的、无规律的，但大量电子穿过铝 箔后所落的位置呈现出衍射图样 ，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干
12、涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项 D 错误三、电子云1、什么叫做电子云？什么叫做基态？答：原子中的电子在原子核的周围运动，在空间各点出现的概率是不同的。当原子处于稳定的状态是，电子会形成一个稳定的概率分布。一般人们用一些小圆点表示概率分布，概率大的地方，小圆点密；概率小的地方，小圆点疏2、微观粒子的量子描述和宏观物体的经典描述有什么不同？答：经典描述：能够给出物体在任一时刻的精确位置和速度，从而能够完全确定物体运行的轨迹；量子描述：只能给出微观粒子在空间各点出现的概率分布，无法给出微观粒子运行的轨迹；四、不确定性1、为什么微观粒子的运动状态不像宏观物体的运动那样
13、用精确的轨迹来描述呢？答：因为微观粒子具有波动性2、我们是否可以同时确定光子的位置与动量呢？若用x 表示微观粒子位置的不确定性，用p 表示微观粒子在 x 方向上的动量不确定性，那么这两者之间有什么关系呢？答： 4【精讲释疑 4】(双选)关于不确定性关系 xp 有 以下几种理解，其中正确的是( h4pCD ) A微观粒子的动量不可能确定 B微观粒子的坐标不可能确定C微观粒子的动量和坐标不可能同时确定 D不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子解析：不确定性关系 xp 表示确定位置、动量的精度互相制约，此长彼消，当h4p粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小故不能同时准确确定粒子的动量和坐标，不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微
