【學習目標】
【學習重難點】
【學習過程】
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光在介質中與微粒相互作用，因而傳播方向發生改變，這種現象叫做光的散射。美國物理學家_________在研究石墨對X射線的散射時，發現在散射的X射線中，除了與入射波長l0相同的成分外，還有波長大於l0的成分，這個現象稱為_________效應。
按照經典光的電磁理論，光波波長在散射前後應該不變。可見，光的電磁理論在解釋康普頓效應時，再次遇到了困難（前兩節的學習中，光的電磁理論在光電效應中也遇到了困難）。
康普頓用_______提出的光子假說十分成功地解釋了這種效應。他的基本思想是，X射線的光子不僅具有能量，也像其他粒子一樣具有動量，X射線的光子與晶體中的電子碰撞時要遵守能量守恆定律和動量守恆定律，求解這些方程，可以得出散射光波長的l，理論結果與實驗符合得很好。康普頓因此獲得了1927年的諾貝爾物理學獎。
________效應和________效應深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明了光子具有能量，後者表明了光子除了能量之外還具有______。
①有力地支持了愛因斯坦「光量子」假設；
②首次在實驗上證實了「光子具有動量」的假設；
③證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恆定律仍然是成立的。
在狹義相對論中，一定的質量m與一定的能量E相對應：E=mc2。
一個光子的能量是hn，所以光子的質量是：m＝_______ 根據動量的定義p=mv，可得光子的動量是：p＝_________ ，結合光的波長、光速與頻率關係式l=c/v，推導出光子的動量為：p＝_________
在康普頓效應中，入射的光子與晶體中的電子發生碰撞，把一部分動量轉移給了電子，因而光子動量_________，從p=h/l得知，動量p減小意味著波長l_________，因此有些光子散射後波長變大。按照能量表達式e=hn和動量表達式p=h/l對康普頓效應做定量分析，其結論與實驗事實符合得很好。
【對點練習】
1．關於康普頓效應，下列說法不正確的是 ( )
A．康普頓在研究X射線散射時，發現散射光的波長發生了變化，為波動說提供了依據
B．X射線散射時，波長改變的多少與散射角有關
C．發生散射時，波長較短的X射線或γ射線入射時，產生康普頓效應
D．愛因斯坦的光子說能夠解釋康普頓效應，所以康普頓效應支持粒子說
2．一個沿著一定方向運動的光子和一個原來靜止的自由電子相互碰撞，碰撞之後電子向某一方向運動，而光子沿著另一方向散射出去，則這個散射光子跟原來入射時相比( )
A．光子的能量增加，頻率也增大 B．散射光子的能量減少
C．速度減小 D．波長減小
3．頻率為ν的光子，具有的能量為hν，動量為hν/c，將這個光子打在處於靜止狀態的電子上，光子將偏離原來的運動方向，這種現象稱為光的散射，散射後的光子( )
A．改變原來的運動方向，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．散射後的光子運動方向將與電子運動方向在一條直線上，但方向相反
D．由於電子受到碰撞時會吸收光子的一部分能量，散射後的光子頻率低於入射前光子的頻率
4. 2002年諾貝爾物理學獎中的一項是獎勵美國科學家賈科尼和日本科學家小柴昌俊發現了宇宙X射線源.X射線是一種高頻電磁波,若X射線在真空中的波長為λ,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,以ε和p分別表示X射線每個光子的能量和動量,則( )
學案答案
一、康普頓 康普頓；
二、愛因斯坦 光電效應 康普頓效應 動量
1.A 美國物理學家康普頓在研究X射線散射時，發現散射光波長發生了變化，這種現象用波動說無法理解，用光子說卻可以解釋，A錯；波長改變的多少與散射角有關，B對；當波長較短時發生康普頓效應，較長時發生光電效應，C對、D對。
2. B 由於光子既具有能量，也具有動量，因此在碰撞過程中遵循能量守恆定律，所以光子能量減少，頻率減小，波長增大。
3.D 由於電子的能量增加，光子的能量減少，所以光子的頻率降低．