物理选修3-5教案 17.3 粒子的波动性[样例5]

第一篇：物理选修3-5教案 17.3 粒子的波动性

17.3粒子的波动性

一、教学目标

1．知识与技能

（1）知道光、实物粒子具有波粒二象性；

（2）知道德布罗意假说的内容，公式表达；

（3）了解物质波的验证过程。

2．过程与方法

（1）沿着物理学家的研究过程展开教学，尽量再现物理学家的思想和研究方法。

（2）通过“小练习”对比，进而理解宏观物体的波动性不明显，并找到验证物质波的方法

3．情感态度与价值观

（1）感受人类对光认识的美好、曲折过程，欣赏物理学的对称美，体会蕴含的哲学思想。

（2）从科学家的工作中感悟科学探究：如何向固有观念挑战，提出大胆猜想和假说，如何寻找有效的方法加以验证。

（3）培养学生的科学文化素质──科学方法、科学意识、科学精神。

二、教学重点、难点

重点：知道德布罗意波及德布罗意波波长计算粒子同样具有波动性。难点：理解德布罗意波（物质波）及表现规律。

三、教学用具

自制多媒体课件

四、复习回顾

⑴人类对光认识的历史过程 ── 一部科学史诗

学生阅读课本第一段，分组讨论、自由发言，教师引导归纳，同时多媒体辅助 问题：光的发展史(光的本性)？

①十七世纪初笛卡儿两种假说：光是类似于微粒的一种物质光是一种以“以太”为媒质的压力。②十七世纪光的微粒说(代表人物---牛顿)：光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播，能解释光的反射现象、析射现象。

③同时期光的波动说(代表人物---惠更斯)：认为光是一种波，在实验中观察到了光的干涉和衍射现象，这是波动的特征，微粒说无法解释。

④光的电磁说(十九世纪：代表人物---麦克斯韦)麦克斯韦认为光是一种电磁波,赫兹用实验证实了光的电磁本性.光是电磁波的主要依据：①传播都不需介质.②都是横波.③在真空中传播速度相同。

⑤19世纪末赫兹等又发现了---光电效应现象，用波动说无法解释。

⑥爱因斯坦于20世纪初提出了光子说，认为光具有粒子性，从而解释了光电效应。

从笛卡儿两种假说到牛顿与胡克、牛顿与惠更斯粒子说与波动说之争，再到麦克斯韦、赫兹、普朗克和爱因斯坦的对光的进一步认识。在新的事实与理论面前，终于以光即具有波动性，又有粒子性即光具有波粒二象性而画一下圆满的句号。（多媒体展示）

原来相互矛盾的两种学术，后来发现只是一个事的两个表现形式，并非有此无彼，而是彼中有我，我中有你，最后以爱因斯坦提出的“光具有波粒二象性”而落下了帷幕。为此爱因斯坦获得了诺贝尔物理学奖。

⑵──粒子性、波动性之间的桥梁

以上两个公式中ε和p是物质所具有的粒子性的重要物理量，而是波长与频率是波动性的典型物理量，所以两式左侧是粒子性，而右侧却是波动性，它们通过普朗克常量h联系，可见光的波动性与粒子性并不矛盾。光的波动性和粒子性是一对矛盾的两个方面，彼此含有对方的

成份，共存于光的统一体中。

五、进行新课

⑴、德布罗意提出实物粒子具有波动性的假设（体会德布罗意从类比和对称性思考的科学思想方法）

19世纪以来，光学上注重波动方面的研究，忽视了粒子方面的研究；而实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误？体会德布罗意从类比和对称性思考的科学思想方法。

问题：“相反的错误”指什么？

生：实物粒子的研究只注重了粒子性，而忽视了波动性。

（2）、（自学）德布罗意假说──科学的狂想曲，回答问题：

问题：德布罗意假说的内容？

生：实物粒子也具有波动性；每一个运动的粒子都与一种波对应。

问题：物质波的概念？

生：与实物粒子相联系的波──德布罗意波。

问题：物质波的频率、波长公式？

生：

⑶、物质波的验证，问题：如何验证德布罗意假说？

生：如果能观察到实物粒子的干涉、衍射等波的特有现象，可验证实物粒子具有波动性。

问题：发生明显衍射的条件？

生：障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或者比波长还要小。

找学生爬黑板，应用德布罗意波能量、动量关系式计算子弹及电子的波长。

计算：一个质量为0．01kg，速度为300m/s的子弹，对应的德布罗意波长？

解析：

问题：为什么不易观察到宏观物体的波动性？

计算：一个原来静止的电子，经过100v的电压加速后，对应的德布罗意波长？

解析：，问题：分子直径的数量级？与上面计算出的电子波长数量级相当吗？

师点拨：电子的德布罗意波长与分子直径相当，电子束照到晶体上，两晶格的狭缝可使电子发生明显的衍射。1927年戴维孙和G．P．汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，证实了电子的波动性。

⑷、学生看书了解这一历史过程，并观察电子束的衍射图样与X-射线晶体衍射图样相似。

电子束通过铝箔时的衍射图样 弗兰克林拍摄的DNA的X射线衍射照片

六、小节

本节课的设计不仅关注知识及知识的形成过程，更注重科学素质的培养，也关注情感态度价值观方面的东西。教师通过对光的本质的认识这一线索，对光的有关知识进行重新复习，对光的粒子性与波动性有一个系统的全面的认识。通过光子能量公式、动量公式，两式左侧是粒子性，而右侧却是波动性，以及联系量普朗克常量h，从理论上光波与粒子之间的联系。再利用实验和物理学史对物质波动性的深入探究，从德布罗意波的提出、验证、物质波理论的形成到诺贝尔物理学奖的获得。不但学到了许多知识，更重要的是让学生明确科学的探究是不断的深入的，理论是在不断发展的，了解到人类直接经验的局限性和曲折历程，渗透辩证的思想特别是培养了敢于创新，勇于实践，实事求是科学的精神和科学态度以及类比法、实践法等科学的方法，同时意识到科学有价，意识到物质世界尽管千差万别，却又有共同的规律──波粒二象性，这大大的扩展和深化了人们对物质世界的认识，并为进一步研究微观世界提供了思想武器。整节课力图体现学生主体意识，问题意识，建构意识，保护学生的学习兴趣，采用启发性教学，重视科学探究，注重科学素质的培养。

第二篇：高三物理粒子的波动性教案

17.3 崭新的一页：粒子的波动性

★新课标要求

（一）知识与技能

1．了解光既具有波动性，又具有粒子性。2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。

（二）过程与方法

1．了解物理真知形成的历史过程。

2．了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。3．知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。

（三）情感、态度与价值观

1．通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。

2．通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度。

3．通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。★教学重点

实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。★教学难点

实物粒子的波动性的理解。

★教学方法

学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结 ★教学用具：

课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。多媒体教学设备。★课时安排课时

★教学过程

（一）引入新课

提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？请同时举出相应的事实基础。

学生阅读课本、思考后回答：光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性。（分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实）。

点评：让学生阅读课本内容结合前面所学知识进行归纳总结，形成正确观点。教师：原来我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？

学生举例说明：例如哲学中对事物的辨正观点等。

点评：培养学生对事物或规律的全面把握，并与与其他学科进行横向渗透联系。

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（二）进行新课

1、光的波粒二象性

教师：讲述光的波粒二象性。在学生的辨析说明下进行归纳整理。

（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。

光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。点评：通过学生归纳总结形成结论，教师再进行讲解，学生容易接受。充分注重知识的学生自主形成过程。

2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。

hv ph/

让学生找到更多的关系公式：ph/＝hv/v/c

提问：受此启发，人们想到：同样作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？

学生阅读课本“粒子的波动性”。

点评：让学生带着问题阅读，提高阅读的效率，培养学生从课文材料中提取有关信息的能力。

3、粒子的波动性

提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？

学生回答：法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。

展示演示文稿资料：有关德布罗意。

点评：使学生了解对知识理论的推广和假设并不是一味 的凭空猜想，而是有一定的理论或事实基础。

（1）德布罗意波

实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。（2）物质波波长

hp＝hmvEp

提问：各物理量的意义？

学生回答：为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。点评：对物理原理公式的理解关键在于对各物理量意义的理解。

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讲述：当时这一观点超出了人们的想象，不被人们所接受，历史上类似的事例我们还知道那些？

学生回答：伽利略的两个铁球同时落地等。

点评：使学生了解正确的知识理论往往并不是一提出就能被大家所接受的。

教师：让学生带着问题阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？

4．物质波的实验验证

提问：粒子波动性难以得到验证的原因？

学生阅读教材后回答：宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性．作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事．

点评：让学生知受实际条件的限制而使很多理论在开始都处于假设阶段，不易被人们接受。

例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0×10m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s．分别计算它们的德布罗意波长．

引导学生分析，学生解答：根据公式h/p计算得1.8×10-11m和3.3×10-34m 点评：通过具体计算使学生对实物粒子的德布罗意波长有感性认识，进一步理解实物粒子波动性验证的困难。

说明：由计算结果知，通常生活中观察不到实物波动特性征的原因。展示演示文稿资料：电子波动性的发现者———戴维森和小汤姆逊

（电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实,并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖.而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖）

学生阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关知识的形成建立和发展的真是过程。点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。

教师：讲述电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案．从而证实了德布罗意的假设。

学生了解更具体的相关历史资料。

点评：增加真实感，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙爱学啦高中学习网 www.xiexiebang.com 海量资源等你下载 之处。

讲述：除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。点评：引用更多实验事实来增强对理论的证明。

提问：衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进？ 学生阅读课本材料：显微镜的分辨本领。

点评：对所学知识进行拓展，加强对实际生产生活应用的联系。

（三）课堂小结

教师活动：本节课我们学习了光的本质，即光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性。注意对光的本质的全面把握。学习了得到实验事实验证的实物粒子波动性，其对应的波称之为物质波，注意掌握物质波的计算公式。

点评：反思小节为学生提供本节内容的主要知识框架，有利于学生对所学知识的及时巩固和知识重点的把握。

（四）作业：

复习本节教材43页“问题与练习”中各题，预做回答。

点评：加深对课堂所学知识的理解和掌握，联系实际对所学内容进行应用。★教学体会

本节课作为近代物理部分内容，比较抽象，学生没有生活经验和感观认识，也没有演示实验可以做，在课堂上注意以学生为主导，通过补充的一些史料，加深学生感受，让学生阅读思考后归纳得出结论，同样能收到好的效果。

（1）在有关事实和已知观点基础下，归纳光的本性，培养学生注意全面把握物理规律和全面把握物理规律的能力。

（2）课本材料和补充的史料让学生先行阅读，通过思考、辨析后归纳得出正确结论，比教师一人讲解更具有真实感和说服力。同时也培养了学生阅读材料提取有关信息的能力。

（3）对于难以理解的粒子的波动性，并且实际条件不允许进行实验验证，必须充分展示真实的历史资料，加强说服力。同时通过对历史上创造条件进行实验验证的方法学习，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙之处，增强进行科学探索的兴趣。

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第三篇：17.3高三物理崭新的一页：粒子的波动性教案（定稿）

（二）进行新课

1、光的波粒二象性

教师：讲述光的波粒二象性。在学生的辨析说明下进行归纳整理。

（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。

光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。点评：通过学生归纳总结形成结论，教师再进行讲解，学生容易接受。充分注重知识的学生自主形成过程。

2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。

hv ph/

让学生找到更多的关系公式：ph/＝hv/v/c

提问：受此启发，人们想到：同样作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？

学生阅读课本“粒子的波动性”。

点评：让学生带着问题阅读，提高阅读的效率，培养学生从课文材料中提取有关信息的能力。

3、粒子的波动性

提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？

学生回答：法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。

展示演示文稿资料：有关德布罗意。

点评：使学生了解对知识理论的推广和假设并不是一味 的凭空猜想，而是有一定的理论或事实基础。

（1）德布罗意波

实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。（2）物质波波长

hhE＝

pmvp提问：各物理量的意义？

学生回答：为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。点评：对物理原理公式的理解关键在于对各物理量意义的理解。

讲述：当时这一观点超出了人们的想象，不被人们所接受，历史上类似的事例我们还知道那些？

学生回答：伽利略的两个铁球同时落地等。

点评：使学生了解正确的知识理论往往并不是一提出就能被大家所接受的。

教师：让学生带着问题阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？

4．物质波的实验验证

提问：粒子波动性难以得到验证的原因？

学生阅读教材后回答：宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性．作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事．

点评：让学生知受实际条件的限制而使很多理论在开始都处于假设阶段，不易被人们接受。

例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s．分别计算它们的德布罗意波长．

引导学生分析，学生解答：根据公式h/p计算得1.8×10-11m和3.3×10-34m 点评：通过具体计算使学生对实物粒子的德布罗意波长有感性认识，进一步理解实物粒子波动性验证的困难。

说明：由计算结果知，通常生活中观察不到实物波动特性征的原因。展示演示文稿资料：电子波动性的发现者———戴维森和小汤姆逊

（电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实,并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖.而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖）

学生阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关知识的形成建立和发展的真是过程。点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。

教师：讲述电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案．从而证实了德布罗意的假设。

学生了解更具体的相关历史资料。

点评：增加真实感，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙

之处。

讲述：除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。点评：引用更多实验事实来增强对理论的证明。

提问：衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进？ 学生阅读课本材料：显微镜的分辨本领。

点评：对所学知识进行拓展，加强对实际生产生活应用的联系。

（三）课堂小结

教师活动：本节课我们学习了光的本质，即光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性。注意对光的本质的全面把握。学习了得到实验事实验证的实物粒子波动性，其对应的波称之为物质波，注意掌握物质波的计算公式。

点评：反思小节为学生提供本节内容的主要知识框架，有利于学生对所学知识的及时巩固和知识重点的把握。

（四）作业：

复习本节教材43页“问题与练习”中各题，预做回答。

点评：加深对课堂所学知识的理解和掌握，联系实际对所学内容进行应用。★教学体会

本节课作为近代物理部分内容，比较抽象，学生没有生活经验和感观认识，也没有演示实验可以做，在课堂上注意以学生为主导，通过补充的一些史料，加深学生感受，让学生阅读思考后归纳得出结论，同样能收到好的效果。

（1）在有关事实和已知观点基础下，归纳光的本性，培养学生注意全面把握物理规律和全面把握物理规律的能力。

（2）课本材料和补充的史料让学生先行阅读，通过思考、辨析后归纳得出正确结论，比教师一人讲解更具有真实感和说服力。同时也培养了学生阅读材料提取有关信息的能力。

（3）对于难以理解的粒子的波动性，并且实际条件不允许进行实验验证，必须充分展示真实的历史资料，加强说服力。同时通过对历史上创造条件进行实验验证的方法学习，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙之处，增强进行科学探索的兴趣。

第四篇：四、光的波动性和粒子性 教案

四、光的波动性和粒子性

教学目标

1．让学生了解电磁波谱和光谱的种类及其应用．

2．让学生知道光电效应的产生条件和规律；了解电子说：渗透辩证唯物主义的观点和方法． 教学重点、难点分析

对光电效应四条基本规律的理解及对光电效应现象的解释． 教学过程设计 教师活动

前面我们已经复习了光的干涉现象和衍射现象．光可以产生干涉现象和衍射现象说明了什么呢？ 学生活动

说明光具有波动性．

我们在学习机械波时，知道机械波也能发生干涉现象和衍射现象． 结合上述两种情况我们能得出什么样的结论呢？ 干涉现象和衍射现象是波特有的现象．

如果我们使用某种方法使电子也能产生衍射图样，那么我们对电子的行为如何认识呢？ 电子一定具有波动性．

很好！请同学们看一看阅读教材．

既然光是一种波，那么光波是属于机械波还是属于电磁波？还是独立于机械波、电磁波的另一种波？你们要是科学家对这个问题如何分析？

光肯定不是机械波，因为机械波的产生不但要有波源而且还需要介质，光可以在真空中传播不需要介质，因此光不是机械波，所以光不是电磁波，就是一种另外形式的波．

现在人们对光波是怎样认识的呢？ 光是一种电磁波．

这个观点是谁提出来的？ 麦克斯韦．

由谁用实验证实的？ 赫兹．

我们知道，电磁波是一个大的家庭，它都有哪些成员呢？ 无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线． 这些成员合起来就构成了电磁波谱． 投影（电磁波谱 如图4-4-1．）

我们这个世界五彩缤纷，都是由于有可见光，但是，可见光在电磁波谱中只是一个很窄的波段． 我们观察电磁波谱，能得到什么结论？ 由左至右，频率越来越大，波长越来越短． 在电磁波谱中，各种电磁波的性质不同，因而它们就具有不同的用途，在前面的学习中我们已经学习了关于无线电波、微波的有关知识．

下面我们从红外线开始复习． 红外线的主要特点是什么？

红外线主要特点是热效应，一切物体都在不停地辐射红外线，并且不同的物体辐射红外线的波长和强度不同．

红外线的主要用途是什么？

（1）利用红外线的热效应对物体进行烘干．

（2）利用红外线波长较长，容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影．

（3）利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测，这种技术叫红外线遥感． 同学们回答的很好，人们对红外线特性的利用远没达到成熟，有待我们进一步开发和利用．

现在国外有一种飞机叫做隐形飞机，这种飞机采用多种措施进行隐形，不易被对方的雷达发现，请同学们猜想，它是怎样隐形的呢？

多种措施我们还不能完全说出来，但有一条可以肯定，这种飞机必须要减少自身的红外辐射． 下面我们来复习有关紫外线的问题．紫外线主要特点和主要用途是什么？

紫外线的主要作用是化学作用．一切高温物体发出的光都含有紫外线，紫外线的波长比紫光还短，紫外线有很强的荧光效应，紫外线有杀菌消毒的作用等．

下面提一个关于物理学史的问题．

世界上第一个获诺贝尔物理学奖的人是谁？ 伦琴：

他为何获奖？

发现了X射线，又称伦琴射线． X射线的主要特点和用途是什么？

X射线是比紫外线波长还短的电磁波，它的穿透本领很大． X射线穿透物质的本领跟物质的密度有关系，在工业上可以用它来检查金属部件有没有砂眼、裂纹等缺陷，在医学上可以用它来透视人体，检查体内的病变和骨折的情况．

比X射线波长更短的电磁波叫做γ射线，它对物体的穿透本领比X射线更强，利用γ射线的穿透作用制成γ射线探伤仪，用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等．

利用γ射线穿透金属板的强度变化，可制成金属测厚计来检测金属板的厚度以及镀层的厚度等． 不同的电磁波产生的机理不同，它们是如何产生的呢？（1）无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的，这种电路的原理我们学过，就是LC振荡电路．（2）红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的．（3）X射线是原子的内层电子受到激发后产生的．（4）γ射线是原子核受到激发后产生的．

既然它们都是电磁波，它们的行为应服从共同的规律，我们知道的它们服从的共同规律都有哪些呢？ 它们都能发生干涉和衍射现象，它们在真空中的传播速度都是3.0×108m/s． 它们的波长或频率不同，导致它们有哪些不同的特性呢？

电磁波谱从左至右频率越来越大，波长越来越短，因此就越不容易发生干涉和衍射现象，但穿透本领却越来越强．

从电磁波谱中我们看到，可见光是一种电磁波，它是由原子外层电子受激后产生的．由于不同元素的原子及其电子的运动情况不同，受激后产生的电磁波的频率和波长也是不相同的，这就为我们研究物体的化学成分提供了有力的依据．现在这方面的研究已形成了一个专门的学科——光谱学．

下面我们复习关于光谱方面的知识． 光谱怎样分类？ 光谱可分为发射光谱和吸收光谱．

其实光谱可分为三类：发射光谱、吸收光谱和散射光谱．在高中阶段只介绍了发射光谱和吸收光谱． 什么叫发射光谱？

由发光物体直接产生的光谱叫做发射光谱． 发射光谱怎样分类？

发射光谱包括连续谱和线状谱．

教师展示挂图，使学生感受连续谱和线状谱． 线状谱又叫做原子谱这是为什么？

各种元素都有一定的线状谱，元素不同，线状谱不同．所以，线状谱又叫原子光谱． 什么是特征谱线？

每种元素的原子只能发出某些具有特定波长的光谱线，这种谱线叫做那种元素的特征谱线．如果我们对发光物质的光谱进行分析时，发现了某种元素的特征谱线，我们就可以断定发光物质中一定具有这种元素．

什么是吸收光谱？

吸收光谱是一束具有连续波长的光通过物质时，某些波长的光被吸收后产生的光谱．这种光谱是以连续光谱为背景，其中有暗线、暗带或暗区．不同物质产生的吸收光谱不同．

吸收光谱中的暗线是否可以叫做特征谱线？ 可以．

两条明线和两条暗线相对应．

教师展示挂图，让学生观察钠的发射光谱和吸收光谱． 教师展示钠的吸收光谱和太阳光谱．

教师说明：太阳光谱是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱． 太阳大气层中有钠吗？ 有．

教师布置让学生将这部分书认真阅读．

前面我们复习了光的电磁说，它很好地解释了光的干涉、衍射现象，但是，光的电磁说并不能成功地说明光的所有现象．例如光电效应现象．

实验装置（图4-4-2）

叙述实验现象：

用弧光灯照射锌板，验电器就张开一个角度，说明锌板带了电，进一步检查知道锌板带的是正电．这说明在弧光灯的照射下，锌板中有一部分电子从表面飞了出去，锌板缺少了电子，于是带正电．

这种在光的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发出来的电子叫做光电子． 光电效应现象的四点结论是什么？

（1）任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应．

（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大．（3）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9S．（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比． 光的电磁说不能解释前三条实验结论．

第一：按照光的电磁说，光是电磁波，是变化的电场与变化的磁场的传播．入射光照射到金属上时，金属中的自由电子受变化电场的驱动力作用而做受迫振动，增大入射光的强度，光波的振幅增大，当电子做受迫振动的振幅足够大时，总可挣脱金属束缚而逸出，成为光电子，不应存在极限频率．

第二：按照光的电磁说，光的强度应由光波的振幅决定，因此光电子的最大初动能应与入射光的强度有关． 第三：按照光的电磁说，光电子的产生需要较长的时间而不是瞬间． 光电磁说与光电效应现象产生了尖锐的矛盾． 是谁最终成功地解释了光电效应现象？ 爱因斯坦．

爱因斯坦是怎样解释的？

爱因斯坦在普朗克关于电磁波的发射和吸收是不连续的而是一份一份地进行的学说启发下提出了光子说． 光子说认为：在空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即E=hv，h是普朗克常数．

光子的能量只与光的频率有关，金属中的电子吸收的光子的频率越大，电子获得的能量也就越多，当能量足以使电子摆脱金属束缚时就能从金属表面逸出，成为光电子．因而存在一个能使电子获得足够能量的频率，即极限频率．

上述解释同样能解释光电效应第二条结论．

电子吸收了光子后，动能立刻就增加了，不需要能量的积累过程，因此光电子的发射几乎是瞬时的． 解释得很好，至于第四条结论怎样解释请同学们课后思考，可阅读教材．

我们在复习电磁波谱时知道，光的频率越大，其对物体的穿透本领就越强，这是为什么？

按照爱因斯坦的光子说，光的频率越大，组成这种光的光子能量也就越大，当然对物体的穿透本领也就越强了．

通过上边的复习我们知道，光既有波动性，又有粒子性，人们无法只用其中一种来说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性，请同学们阅读光的波粒二象性一节．

请同学们自己复习光电管并阅读爱因斯坦光电效应方程部分． 同步练习

一、选择题

1．红、橙、黄、绿四种单色光子，光子能量最小的是[

] A．红光

B．橙光 C．黄光

D．绿光

2．太阳光谱中有许多暗线，它们是对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于 [

] A．太阳表面大气层中缺少相应的元素 B．太阳内部缺少相应的元素

C．太阳表面大气层中存在着相应的元素 D．太阳内部存在着相应的元素

3．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极射出时的最大初动能增大，应

[

] A．改用红光照射

B．增大绿光的强度 C．增大光电管的加速电压

D．改用紫光照射

4．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图4-4-3所示，这时

[

]

A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电

5．设λ

1、λ2是两种单色光1、2在真空中的波长，若λ1＞λ2，则这两种单色光线相比

[

] A．单色光1的频率较小

B．玻璃对单色光1的折射率较大

C．在玻璃中，单色光1的传播速度较大 D．单色光1的光子能量较大

6．两种单色光A、B分别由垂直水平方向从水面射向水底，它们经历的时间tA＞tB，下列判断正确的是 [

] A．A色光的波长比B色光的波长大 B．A色光的波长比B色光的波长小

C．A色光的光子能量比B色光的光子能量大 D．A色光的光子能量比B色光的光子能量小

二、计算题

7．一单色光照在金属钠的表面上时有光电子射出，当所加反向电压为3V时，光电流恰好为零，已知钠的极限频率为5000Hz，求：该单色光的频率．

8．有一功率为500W的红外线电热器，如果它辐射的红外线的频率为3.0×1014Hz，求：（1）每秒发出的光子数；（2）在距离电热器2m远处，垂直于红外线传播方向的1cm2的面积上每分钟能接收到多少个光子？

参考答案

1．A

2．C

3．D

4．B

5．A

B 6．B

C

7．1.32×1015Hz 8．（1）2.5×1021（个），（2）3.0×1017（个）

第五篇：物理选修3——4作业本答案

第十一章

机械振动

一、简谐运动

1．AC

2．CD 3．D

4．不是

5．AB

6．(1)8 cm ⑵2 s ⑶在A位置时振子速度最大，在A、B位置时振子速度沿x轴正方向(C位置时速度为零)7．略

8．甲

二、简谐运动的描述

1．BD

2．AD

3．A

4．C

5．96

6．2∶l 2∶1

7．20

0.125

－10√3 8．x=4cosπt/4

9．AC

10．AC

11．10cm

三、简谐运动的回复力和能量

1．ABC

2．B

3．BCD

4．BC

5．AB

6．C

7．BC

8．C

9．C

四、单摆(一)1．D

2．B

3．C

4．C

5．D

6．D

7．8．AD

9．9.74 10．⑴略

⑵T^2=kl≈4l ⑶9.86 单摆(二)1．D

2．D

3．C

4．C

5．B

6．T=

7．1.001T

8．C

9．AC

五、外力作用下的振动

1．D

2．B

3．C

4．AB

5．C

6．玻璃杯发生了共振

7．2.5r/s

8．3×10^-3J 9．AC

10．C 第十一章复习题

1．AD

2．A

3．C

4．AC

5．AD

6．B

7．C

8．AD

9．AC

10．AD

11．AD

12．2.0 10

13．10

14．当手对盆耳的摩擦频率与“鱼洗”盆腔的固有频率相同时，会使盆发生共振

15．A．要用游标卡尺测量摆球直径d；摆长l等于摆线长加上d/2。B．周期应为T= t/29.5。C将只测一次得到的重力加速度作为最终结果不妥当，应改变摆长多测量几次，然后取g的平均值作为实验的最后结果

16．h=(T/T0－1)R

第十二章

机械波

一、波的形成和传播

1． ABC

2．D

3．B

4．AD

5．略

6．波本质上传播的是能量

7．略

8．B

9．(1)B摆

(2)61.875 km

二、波的图象

1．D

2．BC

3．AC

4．BD

5．C

6．略

7．⑴8 0.2 0 ⑵－8

8．略

9．C

10．⑴向x轴正方向传播

(2)5m/s，方向向上

三、波长、频率和波速(一)1．BC

2．D

3．AC

4．C

5．AD

6．D

7．A

8．由B向A 0.6 1.5 9．AC

BD

11．D

12．AB 波长、频率和波速(二)1．BC

2．D

3．B

4．A

5．ABD

6．D

7．C

8．2 0.75 1.5

9．AD 10．B

11．t甲 =l/(4v)，t乙 =l/(16v)，t丙=l/(6v)，t丁=l/(8v)

四、波的反射与折射 1．ACD

2．ACD

3．d/v πd/2v

4．略

5．17m

6．略

7．2.0×10^3m

8．√2∶√3

五、波的衍射

1．波可以绕过障碍物继续传播的现象

缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小

2．C

3．AB

4．D

5．丙

甲

6．水

因为频率相同的声波在水中的波长比在空

气中长

7．约为1.1 cm或比1.1 cm更小

8．ABC

六、波的干涉

1．C

2．BC

3．CD

4．CD

5．BD

6．AB

7．AC

8．略

七、多普勒效应

l．ABD

2．BD

3．C

4．CD

5．略

6．飞机模型与观察者之间有相对运动

多普勒效应

7．因为人与声源之间没有相对运动，人听到的声音频率不会发生变化

8．B

9．略 第十二章复习题 1．ABC

2．ACD

3．BC

4．AC

5．C

6．B

7．AC

8．D

9．AC

10．波长和波速

11．340

12．b、a

13．略

14．⑴2 s ⑵向x轴负方向

⑶0.6m 15．λ=16m，v=5.33m/s

16．略

17．⑴v=2m/s，T=1.6s，λ=3.2m

(2)可行，图略

第十三章 光

一、光的折射

1．OB OD OC OA

2．1.94×10^8

3．BCD

4．A

5．BD

6．C

7．C

8．A

9．√3

10．B

11．45°，略

12．二、光的干涉

1．波

略

2．亮暗相间、间距相等

3．两盏白炽灯是各自独立的光源，发出的光不是相干光

4．光的干涉现象

近

5．0 0.5λ λ

6．ABD

7．D

8．D

三、光的颜色

色散(一)l．A

2．ACD

3．C

4．A

5．BD

6．ABD

7．D

8．因为各色光在中间均形成亮条纹

9．产生相干光源

小

短

10．C

11．凹

10^-8 光的颜色

色散(二)1．BC

2．AC

3．C

4．C

5．A

6．BD

7．v红＞v黄＞v蓝

θ红＜θ黄＜θ蓝

n红＜n黄＜n蓝

8．3∶4

9．不同色光在真空中传播速度相同(其他合理结果也可以)10．B

11．BC

四、光的衍射

1．BC

2．D

3．C

4．C

5．C

6．A

7．衍射

8．D B C A

五、光的偏振 1．C

2．①，②③

3．BD

4．AD

5．横波

六、全反射(一)1．A

2．AC

3．B

4．BC

5．BD

6．A

7．ABD

8．略

9．√2，5.3×10^-7m 10．略

11．C 全反射(二)1．BD

2．D

3．BC

4．BD

5．AC

6．D

7．A

8．B

9．D

10．B

11．A 12．见下图

七、激光

1．BCD

2．ABCD

3．亮度高

方向性好

4．相干性

5．略 第十三章复习题 1．B

2．C

3．C

4．D

5．B

6．ACD

7．ABC

8．BC

9．AC

10．AB 11．ABC

12．ABC

13．紫

红

14．偏振

15．P1、P2的像

P1、P2的像和P3

16．单缝

双缝

594

17．53°，37°，1.33 18．，屏离BC的距离在L以内

综合练习(一)1．A

2．D

3．AB

4．BC

5．BCD

6．BD

7．AD

8．C

9．C

10．BC

11．ABD

12．A点

O点

O点

A点、B点

13．0.5 1.4

14．x = 3m，y = 2m 15．亮条纹

16．2r

17．0.5

18．略 19．(1)见下图

⑵当t =2.1 s时，位移为负方向，加速度与速度为正方同 20．OP=R√2/2，P 点在O点的右边

综合练习(二)1．AB

2．BC

3．D

4．CD

5．B

6．BD 7．A

8．C

9．ABD

10．A 11．B

12．BCD

13．相同

14．1∶6

15．ACEH

16．15 m/s

17．√3

18．略 19．见下图

20．⑴30°

⑵1.73×10^8m/s ⑶3.46cm

温馨提示：请做好作业后再对答案，然后理解订正。