粵教版選修(3-5)2.3《康普頓效應(yīng)及其解釋》word學(xué)案

1、2.3康普頓效應(yīng)及其解釋學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）了解什么是康普頓效應(yīng)。（2 ）知道光子是具有動量的，并了解光子動量的表達(dá)式。（3） 了解康普頓效應(yīng)用光的電磁理論解釋遇到的困難，了解康普頓是如何解釋康普頓效應(yīng)的?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】康普頓效應(yīng)及其解釋【知識要點(diǎn)】康普頓效應(yīng)（1）光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做 光的散射。（2）康普頓效應(yīng)1923 年康普頓在做X射線通過物質(zhì)散射的實(shí)驗(yàn)時(shí)， 發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長相 同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長和散射物質(zhì)都無關(guān)。（3）康普頓散射的實(shí)驗(yàn)裝置與規(guī)律：按經(jīng)典電磁理論

2、：如果入射X光是某種波長的電磁波， 散射光的波長是不會改變的！散射中出現(xiàn)=/.0的現(xiàn)象，稱為康普頓散射?？灯疹D散射曲 線的特點(diǎn)： 除原波長-0外出現(xiàn)了移向長波 方向的新的散射波長 新波長隨散射角的增大而增大。波長的偏移為二波長的偏移只與散射角有關(guān)，而與散射物質(zhì)種類及入射的無關(guān)，_ _，0 =，c （1 - cos）c = 0.0241?=2.41 X 10-3 nm （實(shí)驗(yàn)值）稱為電子的Compton波長只有當(dāng)入射波長o與c可比擬時(shí)，康普頓效應(yīng)才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓 散射，用可見光觀察不到康普頓散射。（4）經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難 根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通

3、過物質(zhì)時(shí)， 物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。 無法解釋波長改變和散射角的關(guān)系。（5 ）光子理論對康普頓效應(yīng)的解釋 若光子和外層電子相碰撞， 光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少， 于是散射光的波長大于入射光的波長。 若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個(gè)原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。 因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長改變和散射角有關(guān)。（6 ）康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義 有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設(shè) 首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了 “光子具有動量”的假設(shè)；證

4、實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件 中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。（7）光子的能量和動量E 二 me2E 二 h說明：動量能量是描述粒子的，頻率和波長則是用來描述波的hvm 2ehvh hP = mc= *e = e e【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1、光照射到金屬表面上，能使金屬中的從表面逸出，這種現(xiàn)象稱之為，逸出的電子也叫 ，使電子脫離金屬表面所做的功的最小值叫 ，這種現(xiàn)象說明光具有 性。2、 經(jīng)典的電磁理論只能解釋光是一種，它有、等波特有的現(xiàn)象，但它不能解釋光電效應(yīng)。 愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋是：光本身就是由一個(gè)一個(gè)不可分割的組成的，每一個(gè)光的能量子被稱為一個(gè) ，這就是愛因斯坦的 說。3、 愛因斯坦認(rèn)為，

5、在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收一個(gè)頻率為v的光子獲得的能量是，這些能量中的一部分用 來克服金屬的 ，剩下的表現(xiàn)為逸出的光電 子的,用公式表示為 ,這就是著名的愛因斯坦光電效應(yīng)方程。4、 光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而 發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫光的。美國物理學(xué)家 在研究石墨對 X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的 X 射線中，除了與入射波長相同的成份外，還有波長入射波長的成份，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。5、 根據(jù)愛因斯坦狹義相對論中的質(zhì)能方程E= m（:和光子能量 = hv ,每個(gè)光子的質(zhì)量是，按照動量的定義，每個(gè)光子的動量為 或。所 以光子具有能量、質(zhì)量、動量，表現(xiàn)出光具有 性。6、在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)

6、中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，如圖所示，這時(shí)()A. 鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B. 鋅板帶正電，指針帶正電C. 鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D. 鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電7、 對于任何一種金屬，必須滿足下列哪種條件，才能發(fā)生光電效應(yīng)（）A入射光的強(qiáng)度大于某一極限強(qiáng)度B.入射光的波長大于某一極限波長C.入射光照射時(shí)間大于某一極限時(shí)間D.入射光的頻率大于某一極限頻率8、某種頻率的光射到金屬表面上時(shí)，金屬表面有電子逸出，若光的頻率不變而強(qiáng)度減弱， 那么下述結(jié)論中正確的是 （）A. 光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值時(shí)，就沒有電子逸出B .逸出的電子數(shù)減少C.逸出的電

7、子數(shù)和最大初動能都減小D.逸出的電子最大初動能不變9、用兩束頻率相同，強(qiáng)度不同的紫外線去照射兩種不同金屬，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則（）A. 因入射光頻率相同，產(chǎn)生光電子的最大初動能必相同B. 用強(qiáng)度大的紫外線照射時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的初速度一定大C. 從極限波長較長的金屬中飛出的光電子的初速度一定大D. 由強(qiáng)度大的紫外線所照射的金屬，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目一定多10、 用某一頻率的綠光照射某金屬時(shí)恰好能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則改用強(qiáng)度相同的藍(lán)光和紫光分別照射該金屬，下列說法正確的是（）A. 用藍(lán)光照射時(shí)，光電子的最大初動能比用紫光照射時(shí)小B. 用藍(lán)光和紫光照射時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)相同C. 用藍(lán)光

8、照射時(shí)，在同 樣時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)目較多D. 用紫光照射時(shí)，在同樣時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)目較多11、 關(guān)于光電效應(yīng)的說法中，正確的有（）A. 要使光電效應(yīng)發(fā)生，入射光子的能量必須大于原子的電離能B. 極限頻率的存在，可以表明電子對光子的吸收是一對一的C. 增大入射光子的能量，光電子的最大初動能必隨著增大D. 電子對光子的吸收不存在能量的積累過程12、 已知銫的極限頻率為 4.55 X 1014Hz,鈉的極限頻率為 6.00 X 1014Hz,銀的極限頻率為1.15 X 1015Hz,鉑的極限頻率為1.53 X 1015Hz,當(dāng)用波長為0.375卩m的光照射它們時(shí)，可發(fā)生光 電效應(yīng)的是（）A.銫B.鈉C.銀D.鉑13、 某種金屬的逸出功是1.25eV，為了使它發(fā)生光電效應(yīng)，照射光的頻率至少應(yīng)為多少？ 或用可見光照射它，能否發(fā)生光電效應(yīng)？14、 某金屬在一束黃光照射下，剛好有電子逸出（即用頻率小于黃光的光照射就沒有電子逸 出）。在下述情況下，電子的最大初動能及逸出的電子數(shù)目會發(fā)生什么變化？（ 1 ）增大光強(qiáng)而不改變光的頻率；（2）用一束強(qiáng)度更大的紅光代替黃光；（3）用強(qiáng)度相同的紫光代替黃光【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練參考答案】2、干涉，衍射，能量子，光子，光子1、電子，光電效應(yīng)，光電子，逸出功，粒子h v，逸出功，初動能，h v =陽& 4、