第一篇：17.2 光的粒子性 精品教案

寧國市津河中學物理組教案

17．2 科學的轉折：光的粒子性

★教學目標

（一）知識與技能

1．通過實驗了解光電效應的實驗規律。2．知道愛因斯坦光電效應方程以及意義。3．了解康普頓效應，了解光子的動量

（二）過程與方法

經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。

（三）情感、態度與價值觀

領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

★教學重點

光電效應的實驗規律

★教學難點

愛因斯坦光電效應方程以及意義 ★教學方法

教師啟發、引導，學生討論、交流。★教學用具： 投影片，多媒體輔助教學設備 ★課時安排課時

★教學過程

（一）引入新課

提問：回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發展過程？（多媒體投影，見課件。）

學生回顧、思考，并回答。教師傾聽、點評。

光的干涉、衍射現象說明光是電磁波，光的偏振現象進一步說明光還是橫波。19世紀60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質。然而，出人意料的是，正當人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發現了用波動說無法解釋的新現象——光電效應現象。對這一現象及其他相關問題的研究，使得人們對光的又一本質性認識得到了發展。

（二）進行新課 1．光電效應

教師：實驗演示。（課件輔助講述）用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的 寧國市津河中學物理組教案

玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。

學生：認真觀察實驗。

教師提問：上述實驗說明了什么？

學生：表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。

概念：在光(包括不可見光)的照射下，從物體發射電子的現象叫做光電效應。發射出來的電子叫做光電子。

2．光電效應的實驗規律（1）光電效應實驗

如圖所示，光線經石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。

光電子在電場作用下形成光電流。概念：遏止電壓

將換向開關反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。

當 K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值 Uc 時，光電流恰為0。Uc稱遏止12mevc?eUc2電壓。根據動能定理，有

（2）光電效應實驗規律① 光電流與光強的關系飽和光電流強度與入射光強度成正比。

② 截止頻率νc----極限頻率

對于每種金屬材料，都相應的有一確定的截止頻率νc。

當入射光頻率ν>νc 時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率ν <νc時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。③ 光電效應是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間<10-9s。

3．光電效應解釋中的疑難

經典理論無法解釋光電效應的實驗結果。經典理論認為，按照經典電磁理論，入射光的光強越大，光波的電場強度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應該越大。也就是說，光電子的能量應該隨著光強度的增加而增大，不應該與入射光的頻率有關，更不應該有什么截止頻率。

光電效應實驗表明：飽和電流不僅與光強有關而且與頻率有關，光電子初動能也與頻率有關。只要頻率高于極限頻率，即使光強很弱也有光電流；頻率低于

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極限頻率時，無論光強再大也沒有光電流。光電效應具有瞬時性。而經典認為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。

為了解釋光電效應，愛因斯坦在能量子假說的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。4．愛因斯坦的光量子假設（1）內容光不僅在發射和吸收時以能量為hν的微粒形式出現，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為ν 的光是由大量能量為 E =hν的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運動。

（2）愛因斯坦光電效應方程在光電效應中金屬中的電子吸收了光子的能量，h??Ek?W0一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變為光電子逸出后的動能 Ek。由能量守恒可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功Wk為光電子的最大初動能。（3）愛因斯坦對光電效應的解釋：

①光強大，光子數多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。

③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系 ④從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率：?c?W0 h愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。

5．光電效應理論的驗證美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦光電效應方程，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。展示演示文稿資料：愛因斯坦和密立根

由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應的實驗規律，榮獲1921年諾貝爾物理學獎。密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎。

點評：應用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學生進行發放教育，有利于培養學生的科學態度和科學精神，激發學生的探索精神。

例題

（教材36頁）

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學生通過運算得出相應的正確結果。

點評：理論聯系實際，適量的練習題可以進一步鞏固和掌握所學理論知識。6．康普頓效應（1）光的散射

光在介質中與物質微粒相互作用，因而傳播方向發生改變，這種現象叫做光的散射。

（2）康普頓效應1923年康普頓在做 X 射線通過物質散射的實驗時，發現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，而與入射線波長

和散射物質都無關。（3）康普頓散射的實驗裝置與規律：

按經典電磁理論：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???0的現象，稱為康普頓散射。康普頓散射曲線的特點：① 除原波長?0外出現了移向長波方向的新的散射波長?

② 新波長?隨散射角的增大而增大。波長的偏移為??????0

波長的偏移只與散射角?有關，而與散射物質種類及入射的X射線的波長?0無關，??????0??c(1?cos?)?c = 0.0241?=2.41×10-3nm（實驗值）稱為電子的Compton波長只有當入射波長?0與?c可比擬時，康普頓效應才顯著，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）經典電磁理論在解釋康普頓效應時遇到的困難①根據經典電磁波理論，當電磁波通過物質時，物質中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發射的散射光頻率應等于入射光頻率。②

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無法解釋波長改變和散射角的關系。（5）光子理論對康普頓效應的解釋

①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。

②若光子和束縛很緊的內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，由于光子質量遠小于原子質量，根據碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。③因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散射角有關。（6）康普頓散射實驗的意義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，動量和能量守恒定律仍然是成立的。

展示演示文稿資料：康普頓

康普頓的成功也不是一帆風順的，在他早期的幾篇論文中，一直認為散射光頻率的改變是由于“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認識到還要用動量守恒。

康普頓于1927年獲諾貝爾物理獎。展示演示文稿資料：吳有訓對研究康普頓效應的貢獻1923年，吳有訓參加了發現康普頓效應的研究工作.1925—1926年，吳有訓用銀的X射線(?0=5.62nm)為入射線，以15種輕重不同的元素為散射物質，在同一散射角(??120?)測量各種波長的散射光強度，作了大量X射線散射實驗。對證實康普頓效應作出了重要貢獻。

點評：應用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學生進行發放教育，有利于培養學生的科學態度和科學精神，激發學生的探索精神。

（7）光子的能量和動量說明：動量能量是描述粒子的，頻率和波長則是用2?E?mch??m?2cE?h??P?mc?h?h?h?c??2cc?來描述波的

（三）課堂小結

教師活動：讓學生概括總結本節的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。

學生活動：認真總結概括本節內容，并把自己這節課的體會寫下來、比較黑

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板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結課堂內容，培養學生概括總結能力。

教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

（四）作業：“問題與練習”1～6題。★教學體會

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。

第二篇：《光的粒子性》教學設計

高二年級物理學科 《光的粒子性》課堂教學設計

巍山一中

朱廣澤

一、設計思想

本節課設計的基本理念是：以學生為主體，以學生的發展為中心，發揮物理學科教育效應優勢，促進學生知識、技能、品德三維一體的全面發展。思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。本節內容比較難講，到底怎樣講學生易于接受？教學界一直在探索，本節以實驗演示引入，在引入階段讓學生充分討論兩個問題：“為什么在紫外線的照射下鋅板中的自由電子會跑出來呢？”“為什么用紅光照射鋅板打不出電子？”這樣的引入激發了學生的興趣，為即將進行的教學做好了準備。光電效應的實驗規律部分是激發學生想象力的關鍵，不能簡單地將知識灌輸給學生，“存在飽和電流、遏止電壓、截至頻率、效應的瞬時性”每一個問題都讓學生從已有的知識出發去探討，再和實驗結果進行比較，學生會真切感受到經典理論的局限性和光電效應的神奇性，增強教學效果。有了前面的鋪墊，愛因斯坦對光電效應的解釋便呼之欲出，順利成章了。整個設計以貫穿三維目標為基調，以培養學生想象了為主軸，以教材知識線索為主線。

二、教材分析

本節知識由光電效應的實驗規律、光電效應解釋中的疑難、愛因斯坦的光電效應方程、康普頓效應和光子的動量五部分組成，內容較多，難度也較大，教材把這些內容放在這一節里，是希望通過這一節的學習能讓學生對光子有一個全面的認識。本節知識也是本章的重點內容。光電效應和康普頓效應是認識光的粒子性的重要依據，愛因斯坦用量子思想對光電效應的解釋是科學轉折的重大信號，更多的科學家開始關注普朗克提出的量子觀點，并開創了新的局面。光電效應實驗是本節的“根”，要創造條件做好實驗。

三、學情分析

學生對光的波動性還沒有學習，這樣就增加了對這節內容學習的難度，只有采用在學習本節內容之前讓學生先學習一些有關光的波動性的知識，即經典的電磁理論知識。

四、教學目標

（一）知識與技能

1．通過實驗了解光電效應的實驗規律。2．知道愛因斯坦光電效應方程以及意義。

（二）過程與方法

經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。

（三）情感、態度與價值觀

領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

五、教學重點難點

重點 ：光電效應的實驗規律

難點：愛因斯坦光電效應方程以及意義

六、教學策略與手段

教師啟發、引導，學生討論、交流的導學案方式

七、課前準備

1、學生的學習準備：學生在上課前完成導學案的預習提綱及展示質疑內容，準備好課本，課堂作業本和筆。

2、教師教學準備：檢查學生的預習情況，精心做好教學設計，細心備好課，設計好板書和課后作業，教學用具準備光電效應演示器和多媒體課件。

八、教學過程

第一課時

（一）導入新課

【教師講解】光究竟是什么？讓我們再次回顧歷史上對光的本性之爭。最初，牛頓認為光是一種微粒，惠更斯認為是一種波，二者都各自能解釋一些現象，由于牛頓在學術界的地位，而波動說又缺少有力的實驗事實，人們傾向于光是一種粒子的看法。直到發現了光的干涉、衍射這一波特有的現象之后，人們才開始從波的角度研究光。麥克斯韋提出光是一種電磁波，并建立了完善的電磁場理論，光的波動理論似乎很完美了。

既然如此，為什么本節又要談論“光的粒子性”呢？讓我們先做一個實驗。實驗演示：（參見教材圖17.2-1）教師介紹實驗器材，并說明由于實驗室沒有鋅板，用光電管代替，然后演示，引導學生觀察電流表的指針偏轉情況。

（課件輔助講述）

用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。

學生：認真觀察實驗。啟發猜想：為什么用紫外線照射鋅板會引發驗電器的指針偏轉？（學生會提出多種猜想）

引導分析：鋅板本身是電中性的，現在它帶了正電，說明在紫外線的照射下鋅板中的自由電子跑了。

【教師提問】為什么在紫外線的照射下鋅板中的自由電子會跑出來呢？

引導分析：讓學生結合以前的知識回想電子在核外運動的運動情況；光波是一種電磁波，它要形成電場，電子處在電場中要受到電場力的作用。

啟發猜想：改用其他的光（比如紅光）來照射會不會照射出電子？或用其他的材料做實驗會不會照射出電子？

學生根據已有的知識，猜想一定會發生與剛才相同的現象，然而這是做實驗卻沒有電子跑出來。激起學生的認知沖突，學生急于想弄懂：為什么用紫光能照射出電子而用紅光就不能照射出電子呢？

（二）新課教學

1、光電效應的實驗規律

【教師講解】我們剛才做的實驗是科學史上一個非常重要的實驗，這個實驗的焦點在于“為什么用紅光照射鋅板打不出電子”，科學家將實驗裝置進行了改進，得到了很多出人意料的規律，下面我們一起來學習：

（板書）光電效應的實驗規律

讓學生閱讀總結：光電效應現象（板書）

在光(包括不可見光)的照射下，從物體發射電子的現象叫做光電效應。發射出來的電子叫做光電子。

引導學生分析實驗裝置（教科書圖17.2-2），介紹實驗原理。

如圖所示，光線經石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。

光電子在電場作用下形成光電流。

【教師提問】為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路中有電流嗎？

分析解答：光束照在陰極K上會發生光電效應現象，但只有極少的電子能到達陽極A，電路中電流很小。加了正向電壓后，大量的電子在電場力的作用下向陽極運動，形成較大電流。（加正向電壓的目的是放大實驗效果，增強實驗“可見性”）。

【教師提問】保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析會怎樣變化？ 引導分析：學生根據電場力知識會得到電流會得到增大的結論。有的學生會分析出電流會增大到一個極限值。

（看完后做演示實驗）

教師解答：同學們的分析會與實驗結果一致嗎？我們一起來閱讀教科書的實驗結果

引導看書：存在飽和電流。

（板書）存在飽和電流：對于一定顏色（頻率）的光，入射光越強，單位時間內發射的光電子數越多。

【教師講解】當所加電壓為0時，電流并不為0。只有施加反向電壓，也就是陰極接電源正極，陽極接電源負極，在光電管兩極間形成使電子減速的電場，這時電流才可能為0，使光電流為0的反向電壓成為遏止電壓。

（板書）遏止電壓及其公式

12根據動能定理，有 mevc?eUc2

【教師提問】對剛才的實驗，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強度，電路中會有光電流嗎？減弱光的強度，遏止電壓會減小嗎？

引導分析：學生按照經典理論解釋一定會有光電流，因為入射光越強，電子吸收到的能力就越多，電子跑出來的動能也越大，剛才的這個電壓就不能遏止住了，減弱光的強度，遏止電壓肯定會減小。

【教師解釋】同學們分析的很好，但科學家經過實驗研究發現，此時無論是入射光的強度增大到多大，都沒有光電流產生。而且實驗發現只要是同一頻率的光都有相同的遏止電壓，與光的強度無關。如果改變光的頻率，遏止電壓也會隨之改變。

（板書）光電子的能量只與入射光的頻率有關，而與入射光的強弱無關。引導看書：截至頻率

（板書）截至頻率：當入射光的頻率低于截止頻率時不能發生光電效應，不同金屬截至頻率不同。

【演示實驗】用不同的濾光片，觀察現象

實驗結果是射出的光電子的能量與入射光的強度無關，只與頻率有關。剛才的分析認為，有光電流是因為光的能量在電子身上疊加，進一步說明入射光的能量并沒有在電子身上疊加，引發學生的認知沖突。

引導猜測：電子是怎樣吸收入射光的能量的呢？ 當年愛因斯坦等大量科學家也在做這樣類似的猜測。【教師提問】如果入射光的頻率超過截至頻率，做兩次實驗，第一次用很弱的光照射，第二次用很強的光照射，請問那一次光電子從鋅板跑出來的時間長些？

引導分析：學生會根據積累效應分析；如果入射光很弱，光子積累到跑出來的能量需要更多時間。

但實驗的結果又是怎樣的呢？ 演示實驗

（板書）光電效應具有瞬時性：發生觀點效應幾乎不需要反應時間。2．光電效應解釋中的疑難 引導看書：光電效應解釋中的疑難

（板書）逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值。

【教師總結】同學們根據自己已有的知識對光電效應可能發生的現象進行了猜測和分析，我們發現我們的推測與實驗大相徑庭，是我們學的知識錯了還是面對新的實驗事實應該建立新的理論呢？我們來看科學家是怎樣面對的？ 3．愛因斯坦的光電效應方程

引導學生看書：愛因斯坦的光電效應方程

【教師講解】愛因斯坦一輩子很少做實驗，他是一個偉大的物理學家，但他非常尊重實驗事實，當理論與實驗事實相矛盾時他傾向實驗，為了解釋光電效應實驗規律，他接受并發展可普朗克都惶惑的能量子觀點，提出光子說提出光子說，從而成功地解釋了光電效應規律。

（板書）光子：光本身是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光子能量為hν，其中h為普朗克常量，這些能量子叫做光子。

（板書）愛因斯坦光電效應方程：

h??Ek?W0（其中Ek為電子從金屬表面逸出的最大初動能，hν為一個光子的能量，W0為逸出功，與頻率的關系是?c?

（1）內容：光不僅在發射和吸收時以能量為hν的微粒形式出現，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為ν 的光是由大量能量為 E =hν的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運動。

（2）愛因斯坦光電效應方程在光電效應中金屬中的電子吸收了光子的能量，W0）hh??Ek?W05 一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變為光電子逸出后的動能 Ek。由能量守恒可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功Wk為光電子的最大初動能。（3）愛因斯坦對光電效應的解釋：

①光強大，光子數多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。

③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系 ④從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率：?c?W0 h愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。

九、板書設計

§17.2 光的粒子性

一、光電效應的實驗規律

1、光電效應現象：

2、存在飽和電流：

入射光越強，單位時間內發射的光子數越多。

12mevc?eUc3、遏止電壓及其公式： 2

4、光電子的能量只與入射光的頻率有關，而與入射光的強弱無關

5、截至頻率：當入射光的頻率低于截止頻率時不能發生光電效應，不同金屬截至頻率不同。

6、光電效應具有瞬時性：發生光電效應幾乎不需要反應時間。小于10-9S

二、光電效應解釋中的疑難

逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值。

三、愛因斯坦的光量子假設

1、光子：光本身是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光子能量為hν，其中h為普朗克常量，這些能量子叫做光子。

2、愛因斯坦光電效應方程：

h??Ek?W0（其中Ek為電子從金屬表面逸出的最大初動能，hν為一個光子的能量，w0為逸出功，與頻率的關系是?c?

十、作業設計

1、課本P36問題與練習第1、2、3、4題。

W0）h

第三篇：四、光的波動性和粒子性 教案

四、光的波動性和粒子性

教學目標

1．讓學生了解電磁波譜和光譜的種類及其應用．

2．讓學生知道光電效應的產生條件和規律；了解電子說：滲透辯證唯物主義的觀點和方法． 教學重點、難點分析

對光電效應四條基本規律的理解及對光電效應現象的解釋． 教學過程設計 教師活動

前面我們已經復習了光的干涉現象和衍射現象．光可以產生干涉現象和衍射現象說明了什么呢？ 學生活動

說明光具有波動性．

我們在學習機械波時，知道機械波也能發生干涉現象和衍射現象． 結合上述兩種情況我們能得出什么樣的結論呢？ 干涉現象和衍射現象是波特有的現象．

如果我們使用某種方法使電子也能產生衍射圖樣，那么我們對電子的行為如何認識呢？ 電子一定具有波動性．

很好！請同學們看一看閱讀教材．

既然光是一種波，那么光波是屬于機械波還是屬于電磁波？還是獨立于機械波、電磁波的另一種波？你們要是科學家對這個問題如何分析？

光肯定不是機械波，因為機械波的產生不但要有波源而且還需要介質，光可以在真空中傳播不需要介質，因此光不是機械波，所以光不是電磁波，就是一種另外形式的波．

現在人們對光波是怎樣認識的呢？ 光是一種電磁波．

這個觀點是誰提出來的？ 麥克斯韋．

由誰用實驗證實的？ 赫茲．

我們知道，電磁波是一個大的家庭，它都有哪些成員呢？ 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線． 這些成員合起來就構成了電磁波譜． 投影（電磁波譜 如圖4-4-1．）

我們這個世界五彩繽紛，都是由于有可見光，但是，可見光在電磁波譜中只是一個很窄的波段． 我們觀察電磁波譜，能得到什么結論？ 由左至右，頻率越來越大，波長越來越短． 在電磁波譜中，各種電磁波的性質不同，因而它們就具有不同的用途，在前面的學習中我們已經學習了關于無線電波、微波的有關知識．

下面我們從紅外線開始復習． 紅外線的主要特點是什么？

紅外線主要特點是熱效應，一切物體都在不停地輻射紅外線，并且不同的物體輻射紅外線的波長和強度不同．

紅外線的主要用途是什么？

（1）利用紅外線的熱效應對物體進行烘干．

（2）利用紅外線波長較長，容易發生衍射的特點進行遠距離和高空攝影．

（3）利用不同物體輻射紅外線的波長和強度的不同可以對物體進行遠距離探測，這種技術叫紅外線遙感． 同學們回答的很好，人們對紅外線特性的利用遠沒達到成熟，有待我們進一步開發和利用．

現在國外有一種飛機叫做隱形飛機，這種飛機采用多種措施進行隱形，不易被對方的雷達發現，請同學們猜想，它是怎樣隱形的呢？

多種措施我們還不能完全說出來，但有一條可以肯定，這種飛機必須要減少自身的紅外輻射． 下面我們來復習有關紫外線的問題．紫外線主要特點和主要用途是什么？

紫外線的主要作用是化學作用．一切高溫物體發出的光都含有紫外線，紫外線的波長比紫光還短，紫外線有很強的熒光效應，紫外線有殺菌消毒的作用等．

下面提一個關于物理學史的問題．

世界上第一個獲諾貝爾物理學獎的人是誰？ 倫琴：

他為何獲獎？

發現了X射線，又稱倫琴射線． X射線的主要特點和用途是什么？

X射線是比紫外線波長還短的電磁波，它的穿透本領很大． X射線穿透物質的本領跟物質的密度有關系，在工業上可以用它來檢查金屬部件有沒有砂眼、裂紋等缺陷，在醫學上可以用它來透視人體，檢查體內的病變和骨折的情況．

比X射線波長更短的電磁波叫做γ射線，它對物體的穿透本領比X射線更強，利用γ射線的穿透作用制成γ射線探傷儀，用來檢測金屬材料內部傷痕、裂縫、氣孔等．

利用γ射線穿透金屬板的強度變化，可制成金屬測厚計來檢測金屬板的厚度以及鍍層的厚度等． 不同的電磁波產生的機理不同，它們是如何產生的呢？（1）無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產生的，這種電路的原理我們學過，就是LC振蕩電路．（2）紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發后產生的．（3）X射線是原子的內層電子受到激發后產生的．（4）γ射線是原子核受到激發后產生的．

既然它們都是電磁波，它們的行為應服從共同的規律，我們知道的它們服從的共同規律都有哪些呢？ 它們都能發生干涉和衍射現象，它們在真空中的傳播速度都是3.0×108m/s． 它們的波長或頻率不同，導致它們有哪些不同的特性呢？

電磁波譜從左至右頻率越來越大，波長越來越短，因此就越不容易發生干涉和衍射現象，但穿透本領卻越來越強．

從電磁波譜中我們看到，可見光是一種電磁波，它是由原子外層電子受激后產生的．由于不同元素的原子及其電子的運動情況不同，受激后產生的電磁波的頻率和波長也是不相同的，這就為我們研究物體的化學成分提供了有力的依據．現在這方面的研究已形成了一個專門的學科——光譜學．

下面我們復習關于光譜方面的知識． 光譜怎樣分類？ 光譜可分為發射光譜和吸收光譜．

其實光譜可分為三類：發射光譜、吸收光譜和散射光譜．在高中階段只介紹了發射光譜和吸收光譜． 什么叫發射光譜？

由發光物體直接產生的光譜叫做發射光譜． 發射光譜怎樣分類？

發射光譜包括連續譜和線狀譜．

教師展示掛圖，使學生感受連續譜和線狀譜． 線狀譜又叫做原子譜這是為什么？

各種元素都有一定的線狀譜，元素不同，線狀譜不同．所以，線狀譜又叫原子光譜． 什么是特征譜線？

每種元素的原子只能發出某些具有特定波長的光譜線，這種譜線叫做那種元素的特征譜線．如果我們對發光物質的光譜進行分析時，發現了某種元素的特征譜線，我們就可以斷定發光物質中一定具有這種元素．

什么是吸收光譜？

吸收光譜是一束具有連續波長的光通過物質時，某些波長的光被吸收后產生的光譜．這種光譜是以連續光譜為背景，其中有暗線、暗帶或暗區．不同物質產生的吸收光譜不同．

吸收光譜中的暗線是否可以叫做特征譜線？ 可以．

兩條明線和兩條暗線相對應．

教師展示掛圖，讓學生觀察鈉的發射光譜和吸收光譜． 教師展示鈉的吸收光譜和太陽光譜．

教師說明：太陽光譜是太陽內部發出的強光經過溫度比較低的太陽大氣層時產生的吸收光譜． 太陽大氣層中有鈉嗎？ 有．

教師布置讓學生將這部分書認真閱讀．

前面我們復習了光的電磁說，它很好地解釋了光的干涉、衍射現象，但是，光的電磁說并不能成功地說明光的所有現象．例如光電效應現象．

實驗裝置（圖4-4-2）

敘述實驗現象：

用弧光燈照射鋅板，驗電器就張開一個角度，說明鋅板帶了電，進一步檢查知道鋅板帶的是正電．這說明在弧光燈的照射下，鋅板中有一部分電子從表面飛了出去，鋅板缺少了電子，于是帶正電．

這種在光的照射下從物體發射出電子的現象叫做光電效應，發出來的電子叫做光電子． 光電效應現象的四點結論是什么？

（1）任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產生光電效應；低于這個頻率的光不能產生光電效應．

（2）光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率的增大而增大．（3）入射光照到金屬上時，光電子的發射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9S．（4）當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比． 光的電磁說不能解釋前三條實驗結論．

第一：按照光的電磁說，光是電磁波，是變化的電場與變化的磁場的傳播．入射光照射到金屬上時，金屬中的自由電子受變化電場的驅動力作用而做受迫振動，增大入射光的強度，光波的振幅增大，當電子做受迫振動的振幅足夠大時，總可掙脫金屬束縛而逸出，成為光電子，不應存在極限頻率．

第二：按照光的電磁說，光的強度應由光波的振幅決定，因此光電子的最大初動能應與入射光的強度有關． 第三：按照光的電磁說，光電子的產生需要較長的時間而不是瞬間． 光電磁說與光電效應現象產生了尖銳的矛盾． 是誰最終成功地解釋了光電效應現象？ 愛因斯坦．

愛因斯坦是怎樣解釋的？

愛因斯坦在普朗克關于電磁波的發射和吸收是不連續的而是一份一份地進行的學說啟發下提出了光子說． 光子說認為：在空間傳播的光也是不連續的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量跟它的頻率成正比，即E=hv，h是普朗克常數．

光子的能量只與光的頻率有關，金屬中的電子吸收的光子的頻率越大，電子獲得的能量也就越多，當能量足以使電子擺脫金屬束縛時就能從金屬表面逸出，成為光電子．因而存在一個能使電子獲得足夠能量的頻率，即極限頻率．

上述解釋同樣能解釋光電效應第二條結論．

電子吸收了光子后，動能立刻就增加了，不需要能量的積累過程，因此光電子的發射幾乎是瞬時的． 解釋得很好，至于第四條結論怎樣解釋請同學們課后思考，可閱讀教材．

我們在復習電磁波譜時知道，光的頻率越大，其對物體的穿透本領就越強，這是為什么？

按照愛因斯坦的光子說，光的頻率越大，組成這種光的光子能量也就越大，當然對物體的穿透本領也就越強了．

通過上邊的復習我們知道，光既有波動性，又有粒子性，人們無法只用其中一種來說明光的一切行為，只能認為光具有波粒二象性，請同學們閱讀光的波粒二象性一節．

請同學們自己復習光電管并閱讀愛因斯坦光電效應方程部分． 同步練習

一、選擇題

1．紅、橙、黃、綠四種單色光子，光子能量最小的是[

] A．紅光

B．橙光 C．黃光

D．綠光

2．太陽光譜中有許多暗線，它們是對應著某些元素的特征譜線，產生這些暗線是由于 [

] A．太陽表面大氣層中缺少相應的元素 B．太陽內部缺少相應的元素

C．太陽表面大氣層中存在著相應的元素 D．太陽內部存在著相應的元素

3．用綠光照射一光電管，能產生光電效應，欲使光電子從陰極射出時的最大初動能增大，應

[

] A．改用紅光照射

B．增大綠光的強度 C．增大光電管的加速電壓

D．改用紫光照射

4．在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖4-4-3所示，這時

[

]

A．鋅板帶正電，指針帶負電 B．鋅板帶正電，指針帶正電 C．鋅板帶負電，指針帶正電 D．鋅板帶負電，指針帶負電

5．設λ

1、λ2是兩種單色光1、2在真空中的波長，若λ1＞λ2，則這兩種單色光線相比

[

] A．單色光1的頻率較小

B．玻璃對單色光1的折射率較大

C．在玻璃中，單色光1的傳播速度較大 D．單色光1的光子能量較大

6．兩種單色光A、B分別由垂直水平方向從水面射向水底，它們經歷的時間tA＞tB，下列判斷正確的是 [

] A．A色光的波長比B色光的波長大 B．A色光的波長比B色光的波長小

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、計算題

7．一單色光照在金屬鈉的表面上時有光電子射出，當所加反向電壓為3V時，光電流恰好為零，已知鈉的極限頻率為5000Hz，求：該單色光的頻率．

8．有一功率為500W的紅外線電熱器，如果它輻射的紅外線的頻率為3.0×1014Hz，求：（1）每秒發出的光子數；（2）在距離電熱器2m遠處，垂直于紅外線傳播方向的1cm2的面積上每分鐘能接收到多少個光子？

參考答案

1．A

2．C

3．D

4．B

5．A

B 6．B

C

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

第四篇：2015-2016學年人教版選修3-5 17.2 光的粒子性 教案

17．2 光的粒子性

★新課標要求

（一）知識與技能

1．通過實驗了解光電效應的實驗規律。2．知道愛因斯坦光電效應方程以及意義。3．了解康普頓效應，了解光子的動量

（二）過程與方法

經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。

（三）情感、態度與價值觀

領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

★教學重點 光電效應的實驗規律 ★教學難點

愛因斯坦光電效應方程以及意義 ★教學方法

教師啟發、引導，學生討論、交流。★教學用具：

投影片，多媒體輔助教學設備 ★課時安排 2 課時 ★教學過程

（一）引入新課

提問：回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發展過程？（多媒體投影，見課件。）

學生回顧、思考，并回答。教師傾聽、點評。光的干涉、衍射現象說明光是電磁波，光的偏振現象進一步說明光還是橫波。19世紀60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質。然而，出人意料的是，正當人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發現了用波動說無法解釋的新現象——光電效應現象。對這一現象及其他相關問題的研究，使得人們對光的又一本質性認識得到了發展。

（二）進行新課 1．光電效應

教師：實驗演示。（課件輔助講述）用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。

學生：認真觀察實驗。

教師提問：上述實驗說明了什么？

學生：表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。

概念：在光(包括不可見光)的照射下，從物體發射電子的現象叫做光電效應。發射出來的電子叫做光電子。

2．光電效應的實驗規律（1）光電效應實驗

如圖所示，光線經石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。

光電子在電場作用下形成光電流。概念：遏止電壓

將換向開關反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。

當 K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值 Uc 時，光電流恰為120。Uc稱遏止

mevc?eUc2電壓。根據動能定理，有（2）光電效應實驗規律① 光電流與光強的關系飽和光電流強度與入射光強度成正比。

② 截止頻率νc----極限頻率

對于每種金屬材料，都相應的有一確定的截止頻率νc。

當入射光頻率ν>νc 時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率ν <νc時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。③ 光電效應是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間<10-9s。3．光電效應解釋中的疑難

經典理論無法解釋光電效應的實驗結果。經典理論認為，按照經典電磁理論，入射光的光強越大，光波的電場強度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應該越大。也就是說，光電子的能量應該隨著光強度的增加而增大，不應該與入射光的頻率有關，更不應該有什么截止頻率。

光電效應實驗表明：飽和電流不僅與光強有關而且與頻率有關，光電子初動能也與頻率有關。只要頻率高于極限頻率，即使光強很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時，無論光強再大也沒有光電流。光電效應具有瞬時性。而經典認為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。

為了解釋光電效應，愛因斯坦在能量子假說的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。4．愛因斯坦的光量子假設（1）內容光不僅在發射和吸收時以能量為hν的微粒形式出現，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為ν 的光是由大量能量為 E =hν的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運動。

（2）愛因斯坦光電效應方程在光電效應中金屬中的電子吸收了光子的能量，h??Ek?W0一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變為光電子逸出后的動能 Ek。由能量守恒可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功Wk為光電子的最大初動能。（3）愛因斯坦對光電效應的解釋：

①光強大，光子數多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。

③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系 ④從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率：?c?W0 h愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。

5．光電效應理論的驗證美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦光電效應方程，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。展示演示文稿資料：愛因斯坦和密立根

由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應的實驗規律，榮獲1921年諾貝爾物理學獎。密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎。

點評：應用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學生進行發放教育，有利于培養學生的科學態度和科學精神，激發學生的探索精神。

例題

（教材36頁）

學生通過運算得出相應的正確結果。

點評：理論聯系實際，適量的練習題可以進一步鞏固和掌握所學理論知識。6．光電效應在近代技術中的應用（1）光控繼電器可以用于自動控制，自動計數、自動報警、自動跟蹤等。

（2）光電倍增管可對微弱光線進行放大，可使光電流放大10~10倍，靈敏度高，用在工程、天文、58科研、軍事等方面。7．康普頓效應（1）光的散射

光在介質中與物質微粒相互作用，因而傳播方向發生改變，這種現象叫做光的散射。

（2）康普頓效應1923年康普頓在做 X 射線通過物質散射的實驗時，發現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，而與入射線波長

和散射物質都無關。（3）康普頓散射的實驗裝置與規律：

按經典電磁理論：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???0的現象，稱為康普頓散射。康普頓散射曲線的特點：① 除原波長?0外出現了移向長波方向的新的散射波長?

② 新波長?隨散射角的增大而增大。波長的偏移為??????0

波長的偏移只與散射角?有關，而與散射物質種類及入射的X射線的波長?0無關，??????0??c(1?cos?)?c = 0.0241?=2.41×10-3nm（實驗值）稱為電子的Compton波長只有當入射波長?0與?c可比擬時，康普頓效應才顯著，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）經典電磁理論在解釋康普頓效應時遇到的困難①根據經典電磁波理論，當電磁波通過物質時，物質中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發射的散射光頻率應等于入射光頻率。②無法解釋波長改變和散射角的關系。（5）光子理論對康普頓效應的解釋

①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。

②若光子和束縛很緊的內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，由于光子質量遠小于原子質量，根據碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。③因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散射角有關。（6）康普頓散射實驗的意義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，動量和能量守恒定律仍然是成立的。

展示演示文稿資料：康普頓

康普頓的成功也不是一帆風順的，在他早期的幾篇論文中，一直認為散射光頻率的改變是由于“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認識到還要用動量守恒。

康普頓于1927年獲諾貝爾物理獎。展示演示文稿資料：吳有訓對研究康普頓效應的貢獻1923年，吳有訓參加了發現康普頓效應的研究工作.1925—1926年，吳有訓用銀的X射線(?0=5.62nm)為入射線，以15種輕重不同的元素為散射物質，在同一散射角(??120?)測量各種波長的散射光強度，作了大量X射線散射實驗。對證實康普頓效應作出了重要貢獻。

點評：應用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學生進行發放教育，有利于培養學生的科學態度和科學精神，激發學生的探索精神。

（7）光子的能量和動量說明：動量能量是描述粒子的，頻率和波長則是用2?E?mch??m?2cE?h??P?mc?h?h?h?c??c2c?來描述波的

（三）課堂小結

教師活動：讓學生概括總結本節的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。

學生活動：認真總結概括本節內容，并把自己這節課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結課堂內容，培養學生概括總結能力。

教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

（四）作業：“問題與練習”1～6題。

★教學體會

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。

第五篇：粒子和宇宙教案

粒子和宇宙教案 新人教版選修3-5 粒子和宇宙 ★新課標要求

（一）知識與技能

1．了解構成物質的“基本粒子”及粒子物理的發展史 2．初步了解宇宙的演化過程及宇宙與粒子的和諧統一

（二）過程與方法

1．感知人類（科學家）探究宇宙奧秘的過程和方法 2．能夠突破傳統思維重新認識客觀物質世界

（三）情感、態度與價值觀

1．讓學生真正感受到自然的和諧統一并深知創建和諧社會的必要性。2．培養學生的科學探索精神。★教學重點

了解構成物質的粒子和宇宙演化過程 ★教學難點

各種微觀粒子模型的理解 ★教學方法

教師啟發、引導，學生討論、交流。★教學用具：

1．Internet網絡素材、報刊雜志、影視媒體等。

2．多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件（基于網絡環境）播放等。★課時安排 1 課時 ★教學過程

（一）引入新課

教師：宇宙的起源一直是天文學中困難而又有啟發性的問題。宇宙學中大爆炸論的基本觀點是宇宙正在膨脹，要了解宇宙更早期的情況，我們必須研究組成物質的基本粒子。問題：現在我們所知的構成物體的最小微粒是什么？

學生：構成物體的最小微粒為“原子”（不可再分）。

點評：從宇宙的起源角度去引起對物質構的粒子的了解，激發學生的興趣，積極回答。教師：其實直到19世紀末，人們都認為原子是組成物質不可分的最小微粒。20世紀初人們發現了電子，并認為原子并不是不可以再分，而且提出了原子結構模型的研究。問題：現在我們認為原子是什么結構模型，由什么組成？

學生回憶并回答：現在我們認為原子是核式結構，說明原子可再分，原子核由質子與中子構成。點評：引起學生回憶舊知識并鞏固知識。

（二）進行新課

1．“基本”粒子 “不” 基本 教師：1897年湯姆生發現電子，1911年盧瑟福提出原子的核式結構。繼而我們發現了光子，并認為“光子、電子、質子、中子”是組成物質的不可再分的粒子，所以把它們叫“基本粒子”。那么隨著科學技術的發展“它們”還是不是真正意義上的“基本”粒子呢？ 學生思考并驚奇。點評：因為學生所能了解的最小粒子只有這些，所以這節課引起了學生的興趣。（可以不按教材順序介紹，接著介紹新粒子的發現）2．發現新粒子

教師：20世紀30年代以來，人們對宇宙線的研究中發現了一些新的粒子。請學生看教材（103頁“發現新粒子”）思考下面的問題：

（1）從宇宙線中發現了哪些粒子？這些粒子有什么特點？（2）通過科學核物理實驗又發現了哪些粒子？（3）什么是反粒子？

（4）現在可以將粒子分為哪幾類？ 在老師的引導下學生帶著問題閱讀教材。學生回答：

（1）1932年發現正電子；1937年發現μ子；1947年發現K介子與π介子（2）實驗中發現了許多反粒子，現在發現的粒子多達400多種。

（3）許多粒子都存在著質量與它相同而電荷及其他一些物理性質相反的粒子，叫做反粒子。（4）按粒子與各種相互作用的關系，可分為三大類：強子、輕子和媒介子。教師（講授評析）：

強子：是參與強相互作用的粒子。（強子又分為介子和重子）輕子：輕子是不參與強相互作用的粒子。媒介子：傳遞各種相互作用的粒子。學生舉例： 強子：質子、中子? 輕子：電子、電子中微子 媒介子：光子、膠子? 點評：激發學生了解相關知識，更進一步了解這個世界。比較三類粒子，讓學生形成直觀的認識，知道三類粒子的主要作用。3．夸克模型

問：上述粒子是不是最小單位，有沒有內部結構呢？ 請學生看教材（第104頁“夸克模型”）

學生：在老師的引導下學生帶著問題閱讀教材。

教師：1964年提出夸克模型，認為強子由更基本的成分組成，這種成分叫做夸克（quark）。夸克模型經過幾十年的發展，已被多數物理學家接受。那么，現代科學認為夸克有哪幾種？有什么特征？ 學生回答：

（1）上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克。?（2）夸克帶電荷為元電荷的21?3或3倍

點評：提示學生現代科學不僅發現6種夸克而且發現了反夸克存在的證據。使學生知道知識的學習和科學的探究是無止境的。

教師（提示）：科學家們還未捕捉到自由的夸克。夸克不能以自由的狀態單個出現，這種性質稱為夸克的“禁閉”。能否解放被禁閉的夸克，是物理學發展面臨的一個重大課題。

夸克模型的提出是物理學發展中的一個重大突破，它指出電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分數電荷。而另一方面也說明科學正由于一個一個的突破才使得科學得到進一步的發展。