7.2光的粒子性学案（人教版选修3-5）

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： 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：_。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Epc，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=2pN，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1.35 kW，探测器和薄膜的总质量为m100kg，薄膜面积为4104m2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r10m的球壳中心有一盏功率为P40 W的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为=0.59m，已知普朗克常量H6.631034Js，真空中光速c3108ms试求每秒钟穿过S1 cm2球壳面积的光子数目2、能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为1018J，已知可见光的平均波长约为60m，普朗克常量h6.631034Js，则进入人眼的光子数至少为( )A1个 B3个 C30个 D300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0相同的成分外，还有波长大于0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ph/)总结回顾1、在光的色散中，照射光子的波