人教版高中选修35第17章第2节光的粒子性教案

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1、人教版高中物理选修3・5第17章第2节光的粒子性【知识与技能】1.通过实验了解光电效应的实验规律。2.知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。3.了解康普顿效应，了解光子的动量【过程与方法】经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物•理规律。【情感态度与价值观】领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。【教学重难点】★教学重点：光电效应的实验规律★教学难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义【教学过程】★重难点一、光电效应*1.光电效应现象.如下图所示，用弧光灯照射锌板，与锌

2、板相连的验电器就带正电，即锌板也带正电.这说明锌板在光的照射下发射出了电子.(1)定义：在光的照射下物体发射出电子的现象，叫作光电效应，发射出來的电子叫作光电子.(2)研究光电效应的实验装置(如下图所示).阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子.电源加在K与AZ间的电压大小可以调整，正负极也可以对调.1.光电效应的规律.(1)光电效应的实验结果.首先在入射光的强度与频率不变的情况下，/〃的实验曲线如下图所示.曲线表明，当加速电压〃增加到一定值时，光电流达到饱和值加•这是因为单位时间内从阴极K射岀的光电子全部到达阳极A.若单位时间

3、内从阴极K上逸出的光电子数目为〃，则饱和电流fm=ne,式中0为电子电荷量.另一方面，当电压〃减小到零，并开始反向吋，光电流并没有降为零，这就表明从阴极K逸出的光电子具有初动能.所以尽管有电场阻碍它运动，仍有部分光电子到达阳极A.但是当反向电压等于％时，就能阻止所有的光电子飞向阳极A,使光电流降为零，这个电压叫遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A.如杲不考虑在测量遏止电压时回路小的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压％来确定电子的最大速度rm和最大动能,即丄mrf)=eUc2在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时，得到的〃/曲线如图甲所示.它显示出

4、对于不同强度的光，Uc是相同的.这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的.此外，用不同频率的光去照射阴极K时，实验结果是：频率越高，从:越大，如图乙所示，并且a与比呈线性关系.如图丙所示,频率低于ac的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此"称为截止频率.对于不同的材料，截止频率不同.图甲(2)光电效应的实验规律.①饱和电流加的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比（见图甲）.②光电子的最大初动能（或遏止电压）与入射光线的强度无关（见图甲，图中761、/。2、/o3表示入射光强度），而只与入射光的频率有

5、关.频率越高，光电子的初动能就越大（见图乙）.③频率低于“c的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出.-9④光的照射和光电子的逸出儿乎是同时的，在测暈的精度范围内（V10s）观察不出这两者间存在滞后现象光电效应中几个易混淆的概念1.光子与光电子光子指光在空间传播吋的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果。2.光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩

6、余部分为光电子的初动能；只有金屈表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。3.光子的能量与入射光的强度光子的能量即每个光子的能量，其值为4力叫/为光子的频率），其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量；入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积。4.光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。【特別提醒】（1

7、）光电效应的实质是光现象转化为电现象。（2）发生光电效应时，饱和光电流与入射光的强度有关，要明确不同频率的光、不同金属与光电流的对应关系。★重难点二、爱因斯坦的光电效应方程★1.解释光电效应中的疑难.（1）逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值.用"表示，不同金属的逸出功不同.o（2）光电效应与光的电磁理论的矛盾.矛盾之一：光的能量与频率有关，而不像波动理论中应rti振幅决定.按光的波动理论，不论光的频率如何,只要照射时间足够长或光的强度足够大就可以产生光电效应，但实验结果表明：产生光电效应的条件却是入射光频率大于某一极限频率，II光电效应的最大初动能与入射光频

8、率成线性关