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1、江西省宜春市宜春中學(xué)高中物理 17.2 光的粒子性學(xué)案2 新人教版選修3-5 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、掌握密立根實(shí)驗(yàn)的基本原理及其意義； 2、了解康普頓效應(yīng)及其意義。 一、 預(yù)習(xí)導(dǎo)航，要點(diǎn)指津（約3分鐘） 1、美國(guó)物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。 由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 2、康普頓效應(yīng)的意

2、義： ⅰ有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設(shè)； ⅱ首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量”的假設(shè)； ⅲ證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。 二、自主探索，獨(dú)立思考（約10分鐘） 1、密立根實(shí)驗(yàn) （1）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? （2）、實(shí)驗(yàn)原理： （3）、截止頻率和普朗克常量是如何得到的： （4）、密立根實(shí)驗(yàn)的物理意義是： 2、康普頓效應(yīng) （1）、什么叫光的散射？什么叫康普頓效應(yīng)？ （2）、經(jīng)典理論為什么不能解釋康普頓效應(yīng)？ （3）、康普頓是如何應(yīng)用光子的模型解釋康普頓效應(yīng)的？ （4）、康普頓效應(yīng)有什么意義？ 3

3、、光子的動(dòng)量 （1）、光子能量的表達(dá)式有哪幾種？ （2）、光子的動(dòng)量的表達(dá)式是如何推導(dǎo)的？ （3）、為什么康普頓效應(yīng)散射線中有大于入射波長(zhǎng)的散射線？ 三、小組合作探究，議疑解惑（約5分鐘） 練習(xí)1、利用光電管產(chǎn)生光電流的電路如圖所示。電源的正極應(yīng)該在 （填“a”或“b”）端；若電流表讀數(shù)為8μA，則每秒從光電管陰極發(fā)射的光電子至少是 個(gè)（已知電子電荷量為1.6×10-19C）。（提示：利用電流求出電量） 練習(xí)2、在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí),某種金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng),實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示,由實(shí)驗(yàn)圖可求出(　　)

4、 A.該金屬的截止頻率和截止波長(zhǎng) B.普朗克常量 C.該金屬的逸出功 D.單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù) 答案:ABC 解析:依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,當(dāng)Ek=0時(shí),ν=νc,即圖象中橫坐標(biāo)的截距在數(shù)值上等于金屬的截止頻率。圖線的斜率k=。可見圖線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量。據(jù)圖象,假設(shè)圖線的延長(zhǎng)線與Ek軸的交點(diǎn)為C,其截距為W0,有tanθ=,而tanθ=h,所以W0=hνc。即圖象中縱坐標(biāo)軸的截距在數(shù)值上等于金屬的逸出功。 練習(xí)3、頻率為v光子，具有的能量為hv，動(dòng)量為hv/c,將這個(gè)光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原來的運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱為光的散射。散射后的

5、光子（ D ） A．改變?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)方向，但頻率保持不變 B．光子將從電子處獲得能量，因而頻率將增大 C．散射后的光子運(yùn)動(dòng)方向?qū)⑴c電子運(yùn)動(dòng)方向在一條直線上，但方向相反 D．由于電子受到碰撞時(shí)會(huì)吸收光子的一部分能量, 散射后的光子頻率低于入射光子的頻率; 練習(xí)4、根據(jù)愛因斯坦光子說，光子能量E等于（h為普朗克常量，c、λ為真空中的光速和波長(zhǎng)）（ ） A．hc/λ B．hλ/c C．hλ D．h/λ 四、展示你的收獲（約8分鐘） 學(xué)生展示、質(zhì)疑、挑戰(zhàn)、糾錯(cuò)、補(bǔ)充 五、重、難、疑點(diǎn)評(píng)析（約5分鐘） 重點(diǎn)：光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

6、 難點(diǎn)：愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義 六、達(dá)標(biāo)檢測(cè)（約8分鐘） 1.康普頓效應(yīng)證實(shí)了光子不僅遵守能量守恒,也遵守動(dòng)量守恒。如圖給出了光子與靜止電子碰撞后,電子的運(yùn)動(dòng)方向,則碰后光子可能沿方向　　　　運(yùn)動(dòng),并且波長(zhǎng)　　　　(選填“不變”“變短”或“變長(zhǎng)”)。 答案:1　變長(zhǎng) 解析:因光子與電子的碰撞過程動(dòng)量守恒,所以碰撞之后光子和電子的總動(dòng)量的方向與光子碰前動(dòng)量的方向一致,可見碰后光子運(yùn)動(dòng)的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通過碰撞,光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子,能量減少,由ε=hν知,頻率變小,再根據(jù)c=λν知,波長(zhǎng)變長(zhǎng)。 2.如圖,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),用光子能量為2.5eV的一束

7、光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí),電流表讀數(shù)仍不為零;當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí),電流表讀數(shù)為零,求: (1)此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大小; (2)該陰極材料的逸出功。 答案:(1)0.6eV　(2)1.9eV 解析:設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能為Ek,陰極材料逸出功為W0,當(dāng)反向電壓達(dá)到U=0.60V以后,具有最大初動(dòng)能的光電子也達(dá)不到陽極,因此eU=Ek,由光電效應(yīng)方程得Ek=hν-W0 由以上兩式解得Ek=0.6eV,W0=1.9eV 所以此時(shí)最大初動(dòng)能為0.6eV,該材料的逸出功為1.9eV。