2020高中物理 第2章 第1节 光电效应 第2节 光子教案 粤教版-5
光电效应、光子物理教案
教学重点：光电效应现象
教学难点：运用光子说解释光电效应现象
示例：
一、光电效应
1、演示光电效应实验，观察实验现象
2、在光的照射下物体发射光子的现象叫光电效应
3、现象：
（1）光电效应在极短的时间内完成；
（2）入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；
（3）在已经发生光电效应的条件下，逸出光电子的数量跟入射光的强度成正比；
（4）在已经发生光电效应的条件下，光电子最大初动能随入射光频率的增大而增大。
4、学生看书上表格常见金属发生光电效应的极限频率
5、提出问题：为什么会发生3中的现象
二、光子说
1、普朗克的量子说
2、爱因斯坦的光子说
在空间传播的光不是连续的，而是一份份的，每一份叫做光量子，简称光子。
三、用光子说解释光电效应现象
先由学生阅读课本上的解释过程，然后教师提出问题，由学生解释。
四、光电效应方程
1、逸出功
2、爱因斯坦光电效应方程
对一般学生只需简单介绍
对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义
例题：用波长200nm的紫外线照射钨的表面，释放出的光电子中最大的动能是2.94ev. 用波长为160nm的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子的最大动能是多少？
五、光电效应的简单应用
六、作业。
2020-2021学年高中物理 第二章 波粒二象性 第1节 光电效应教案 粤教版选修3-5
积极思考，知道金属表面存在大量的自由电子，在温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这表明金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。当电子吸收的能量与原有的热运动能量之和超过一定程度时，可以克服这种阻力做功，电子就从表面逸出。并明白逸出功的概念
根据生活经验总结对光的认识（能量可以积累）
能量的角度：该过程是光能转化为电子的动能。
观察实验现象，积极思考，回答问题， 并理解光电效应现象及其中的能量转化关系
通过实验验证猜想，知道什么是光电效应现象
3.根据“烤鸡”经验，猜测光电效应的实验规律
问题：从烤鸡的原理来看光电效应，猜一猜光电子的产生与光电子动能与哪些因素有关？有何关系？
积极思考，知道光能与其他形式能的转化，光能可以在时间上积累。根据生活经验猜想出：
经历根据已学知识或生活经验，提出猜想，实验验证猜想等科学探究过程，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，探究物理规律，解释物理现象。
3.情感态度与价值观目标
（1）动手实验，提升对科学的热爱；
（2）课堂讨论、小组合作，增强学生的组织、沟通、语言表达能力和培养团队协作精神；
（3）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。
提出猜想
从已学及生活经验出发，引发学生猜想。
2.演示实验
验证猜想:光照射金属能发射电子
PPT展示：
光电效应定义板书：
一.光电效应
光→金属→光电子
1.实验
通过导线将起电机的负极与锌板连接使锌版带负电，同时锌板与静电计连接，用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针有何变化？这说明什么？
2. 总结
2020-2021学年高中物理 第二章 波粒二象性 第1节 光电效应教案1 粤教版选修3-5
2020-2021学年高中物理第二章波粒二象性第1节光电效应教案1 粤教版选修3-5年级：姓名：光电效应现象一、教学目标1．知识目标(1)光电效应的定义，能描述光电效应的现象；(2)能用电路的知识探究饱和光电流、最大初动能、遏止电压；(3)能说出光电效应的四条规律。
2．培养学生分析实验现象，推理和判断的能力方面。
(1)观察用紫外线灯照射锌板的实验，分析现象产生的原因；(2)观察光电效应演示仪的实验过程，掌握分析现象所得到的结论。
3．结合物理学发展史使学生了解到科学理论的建立过程，渗透科学研究方法的教育。
二、教学重点、教学难点1．教学重点：光电效应现象的四条基本规律；2．教学难点：(1)探究光电流和最大初动能的电路分析；(2)光电流和最大初动能的影响因素。
三、教具锌板、验电器、紫外线灯、白炽灯、丝绸、玻璃棒、光电效应演示仪。
四、主要教学过程(一)新课引入问：能用什么方法能把电子从原子中激发出来？答：加热、高压、实物粒子轰击等（二）新授课演示实验，观察实验现象现象：验电器的铂片张开问：锌板带什么电荷？如何证明验证？锌板在射线照射下失去电子而带正电！一、定义：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应；发射出来的电子叫做光电子。
问：对于光电效应现象，同学们有什么疑问？如何研究光电子？研究光电子的什么特点？如何在电路中研究光电子？光电效应的条件？产生的光电子有快慢之分吗？如何产生更多的光电子？二、分析研究光电流1.电路结构分析：器材名称、仪器作用等问题1：产生光电效应的条件及时间有些光不能产生光电效应，有一些光可以。
例如：如锌板用紫外线照射，能产生光电效应，用黄光照射则不能产生光电效应。
为什么？极限频率？实验结论：1.光电效应的条件：入射光频率大于金属极限频率。
2.精确实验表明，入射光照射至产生光电子仅需10-9S。
问题2：光电流大小的影响因素？➢电子从那个极板产生？➢电子受力如何？如何运动？➢观察电路图，滑片P向右移动，光电管两端电压如何变化？➢电流表读数如何变化？➢什么是饱和光电流？完成课本29页表格结论：1.光的强度表征了入射光子的数量。
高三物理-光电效应光子教案
高三物理－光电效应光子教案一、教学目标：1. 掌握光电效应的观察现象与实验结论；2. 理解光电效应的基本原理及数量关系；3. 掌握测量光电效应中的截止电压和光电子的最大动能。
二、教学重点：1. 光电效应的实验现象和基本原理；2. 光电效应的数量关系及公式推导；3. 截止电压和光子能量的计算。
三、教学难点：1. 掌握光子的能量和频率之间的数量关系；2. 掌握测量截止电压的方法。
四、教学方法：1. 演示实验法；2. 课堂讨论法；3. 问题解答法。
五、教学过程：一、引入教师利用PPT向学生介绍光电效应的历史和实验现象。
二、实验演示教师现场演示光电效应实验，让学生通过实验现象进一步了解光电效应，注意观察实验时微调镜头和光强，记录实验结果。
三、概念讲解教师讲解光电效应的基本原理、引导学生理解光电效应公式中各变量的含义，并引导学生理解量子化假设和光子模型。
四、问题讨论1. 如何解释实验结果？2. 进一步了解电子的量子化现象，能否解释电子是一种粒子的观点？3. 什么是截止电压？如何测量？五、实验操作学生小组完成实验操作，测量截止电压和光子能量，并进行数据分析和讨论。
六、总结回顾1. 回顾光电效应和本次实验的关系，回答实验中出现的问题；2. 简要总结光电效应的基本原理和数量关系；3. 提问：在日常生活中是否存在其他类似的场景，与光电效应有何关系？六、布置作业1. 继续思考光电效应与电子的量子化现象之间的关系；2. 阅读有关光电效应的原理和应用方面的相关文献；3. 提前预习下一节课程内容。
七、教学反思教师应该注意多角度、多方面进行讲解，加强实验操作环节，便于学生掌握实验技巧和数据分析方法；在提问环节进行适当引导，增强学生的参与感和思考深度。
高三物理光电效应光子教案
高三物理光电效应光子教案【教学目标】1. 理解光电效应的概念和基本原理；2. 掌握光电效应的实验方法及实验结果；3. 熟悉光子的概念和性质；4. 理解光电效应与波粒二象性的关系；5. 了解光电效应及光子在实际应用中的重要作用。
【教学重点】1. 光电效应的实验方法及实验结果；2. 光子的概念和性质；3. 光电效应与波粒二象性的关系。
【教学难点】1. 光子的概念和性质；2. 光电效应与波粒二象性的关系。
【教学过程】一、导入（10分钟）引入光电效应的基本概念及其应用，引发学生兴趣。
二、讲授（80分钟）1. 光电效应的实验方法及实验结果（25分钟）（1）实验装置：光电效应实验装置、电子倍增管、示波器、照相底片等。
（2）实验过程：将一个金属片置于光电效应实验装置的阳极处，从阴极处加电源，用照相底片记录电子的输出情况，并改变光线的频率使照相底片曝光不同的时间。
（3）实验结果：随着光线频率的增加，电流输出增加，电流与电压成线性关系；不同金属材料的阈值不同。
2. 光子的概念和性质（20分钟）（1）光子的定义：光子是一种具有电磁性质的基本粒子，携带一定的能量和动量。
（2）光子的性质：携带能量与频率成正比，动量与波长成反比，具有波粒二象性。
3. 光电效应与波粒二象性的关系（35分钟）（1）波动理论对光电效应的解释：连续光波照射金属时，电子吸收光波能量，提高自身热动能，达到一定能量后脱离金属，形成电流。
（2）光子理论对光电效应的解释：光子的能量与频率成正比，当光子能量大于金属表面的逸出功时，才能引起光电效应。
（3）波粒二象性的解释：光的能量不是连续分布的，而是以光子的形式存在，既具有波动性又具有粒子性。
三、练习（20分钟）带领学生练习光子能量、波长与频率的计算，光电效应实验结果的解析等。
四、总结（10分钟）对光电效应的实验方法、光子的概念和性质、光电效应与波粒二象性的关系进行总结。
【教学方式】讲授+练习。
【教学工具】PPT、板书、实验装置等。
物理粤教版选修3-5学案第2章第二节光子
1．假说内容物体热辐射所发出的电磁波的能量是______的，只能是hν的______．2．能量量子hν称为一个能量量子，其中ν是辐射______，h是一个常量，称为普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s．3．假说的意义由假说出发可以非常合理地解释某些电磁波的______和______的实验现象．4．量子化现象在微观世界里，物理量的取值大多是________的，只能取一些______的值的现象．预习交流1如何解释测量一杯水温度的温度计的温度指示连续变化而不是一份一份的？二、光子假说1．内容：光的能量是______，而是________的，每一份叫做一个______，一个光子的能量ε＝____，式中h是普朗克常量，ν是光的频率．2．意义：利用光子假说，可以完美地解释________的各种特征．三、光电效应方程1．逸出功：电子从金属中逸出的过程，所需做功的______值，用符号W0表示，不同的金属逸出功不同．2．光电效应方程式：________________________．预习交流2同一频率的光照射不同金属发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？四、对光电效应的解释1．对极限频率的解释物体内部的一个电子一般只吸收______光子的能量，如果光子的能量______电子的逸出功，那么无论光的强度（光子数目）有多大，照射时间多长，物体内部的电子都不能被激发出来，因此光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须______或至少______逸出功W0，即__________，而不同金属W0不同，因此不同金属的__________也不相同．2．对遏止电压与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关的解释遏止电压对应光电子的最大初动能，即：eU＝12mv2max，对应爱因斯坦的光电效应方程可得：eU＝______，可见，对某种金属而言，遏止电压只由______决定，与________无关．预习交流3答案：一、1．不连续 整数倍2．频率3．辐射 吸收4．不连续 分立预习交流1：答案：每一份能量量子很小（微观量），温度计示数变化1 ℃对应变化的能量很大（宏观量），由于温度计的精度不够，所以观察到的温度计温度不是一份一份地变化的．二、1．不连续的 一份一份 光子 hν2．光电效应三、1．最小2．hν＝12mv 2max ＋W 0 预习交流2：答案：不同．四、1．一个 小于 大于 等于 ν≥W 0h极限频率2．hν－W 0 频率 光强度预习交流3：答案：只有电子吸收了足够的能量后才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子．一、区分光电效应中的几组概念1．光电子的动能与光电子的最大初动能的区别是什么？2．什么是光电流和饱和光电流？3．什么是入射光强度与光子能量？（2010·上海单科）根据爱因斯坦光子说，光子能量ε等于（h 为普朗克常量，c 、λ为真空中的光速和波长）（ ）． A ．h c λB ．hλcC ．hλD ．h λ（1）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．二、光电效应现象的解释1．光电效应方程的实质是什么？2．对光电效应方程hν＝W 0＋12mv 2max ，你是如何理解的？ 3．如何理解光电效应规律中的两个关系？4．光子说是如何正确解释光电效应的？（双选）下列对光电效应的理解正确的是（ ）．A ．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C ．发生光电效应时，入射光强度越大，光子的能量就越大，电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最小频率也不同光电效应的理解应从以下几点入手：（1）逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因素无关，两者的关系是W0＝hν0；（2）光的强度决定了单位时间内逸出的光电子数目；（3）逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系．1．某金属在一束绿光照射下刚好能产生光电效应，如再增加一束绿光照射，则单位时间内逸出的电子数将________，逸出电子的最大初动能将________，如改用一束强度相同的紫光照射，逸出的电子的最大初动能将________，而单位时间内逸出的电子数将________．2．（双选）下列对于光子的认识，正确的是（）．A．光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B．光子说中的光子就是光电效应的光电子C．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D．光子的能量跟光的频率成正比3．（双选）用绿光照射金属钾时恰能发生光电效应，在下列情况下仍能发生光电效应的是（）．A．用红光照射金属钾，而且不断增加光的强度B．用较弱的紫外线照射金属钾C．用黄光照射金属钾，且照射时间很长D．只要入射光的波长小于绿光的波长，就可发生光电效应4．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，可以（）．A．改用红光照射B．增大绿光强度C．增大光电管的加速电压D．改用紫光照射5．人眼对绿光最为敏感．正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（）．A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 WC．7.0×10－48 W D．1.2×10－48 W6．人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s，求该紫外线的波长λ．（电子质量m e＝9.11×10－31 kg，普朗克常量h－34－19答案：活动与探究1：1．答案：光照射到金属表面时，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，剩余部分为光电子的初动能；只有金属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．2．答案：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，这个饱和值就是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．3．答案：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量．光子总能量等于光子能量与入射光子数目的乘积．迁移与应用1：A 解析：光子的能量ε＝hν，而ν＝c λ，故ε＝h c λ，A 项正确． 活动与探究2：1．答案：光电效应方程的实质就是能量转化和守恒定律．2．答案：（1）公式中的12mv 2max 是光电子的最大初动能，对某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～12mv 2max 范围内的任何数值． （2）光电效应方程实质上是能量守恒方程．能量为ε＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W ，则电子离开金属表面时动能最大为12mv 2max ，根据能量守恒定律可知： hν＝W 0＋12mv 2max ． （3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件．若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k ＝hν－W 0＞0，亦即hν＞W 0，ν＞W 0h ＝νc ，而νc ＝W 0h恰好是金属的极限频率． 3．答案：在光电效应实验规律中，有两个关系：光电子的最大初动能随入射光频率ν的增大而增大；光电流的强度跟入射光强度成正比．注意第一个关系中并不是成正比，而第二个关系是成正比，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝12mv 2max ＋W 0，对于某一金属而言，逸出功W 0是一定值，普朗克常数h 是一常数，故从上式可看出，最大初动能12mv 2max 与入射光频率ν成一次函数关系，图像如图所示．我们容易推得，光电流的强度跟入射光的强度成正比．光电流的强度是指在垂直于光的传播方向上每平方米的面积上1 s 内通过的所有光子能量的总和．在光的频率一定时，光电流强度与入射光的强度成正比．4．答案：光子落在金属表面上，逸出电子，就像机枪子弹从混凝土墙上打下混凝土块一样．其一，解释截止频率的存在，电子要脱离原子核的引力，有一个最小能量，这个能量来自光子，与其频率成正比，最小能量对应的频率就是截止频率．其二，解释光电效应的瞬时性，电子吸收光子能量时间极短，几乎是瞬时完成的． 其三，用光电效应方程解释电子最大初动能只与入射光频率有关，其中W 0是逸出功，hν是光子能量，该式表示了金属表面逸出的电子的动能大小，可知电子的动能与光子能量的关系．其四，解释电流的强度与入射光的强度成正比．当已经发生光电效应时，光的强度越大，光子数目越多，当然逸出的电子数目也越多，电流的强度也越大．迁移与应用2：BD 解析：按照爱因斯坦的光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光的强度无关．入射光的频率越大，发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，应使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，因此如果光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应．电子从金属中逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小，这个功称为逸出功，不同金属的逸出功不同．故B 、D 正确．当堂检测1．答案：增多 不变 增大 减少2．CD3．BD 解析：光电效应的发生存在一个极限频率，同时对应着极限波长，只要照射出的频率大于极限频率（对应着小于极限波长）就会发生光电效应，与照射光的强度无关，红光和黄光的频率均小于绿光的频率，而紫光频率大于绿光的频率，故正确选项是B 、D ．4．D 解析：用绿光照射光电管时，能发生光电效应，说明绿光光子的能量大于该金属的逸出功，根据光电效应方程有12mv 2max ＝hν－W 0，现在要增大逸出的光子的最大初动能，必须增大照射光电子的能量．由于红光光子的能量小，紫光光子的能量较大，改用紫光照射才行，选项D 正确．增大绿光的强度只能增加光子的个数，不能增大最大动能．5．A 解析：P ＝E t ＝nhνt ＝nhc λt ＝6×6.63×10－34×3.0×108530×10－91W ＝2.3×10－18 W故选项A 正确．6．答案：爱因斯坦提出了光子学说 0.2 μm解析：爱因斯坦于1905年提出的光子学说成功解释了光电效应现象，12m e v 2max ＝hν－W 0，λ＝c ν，带入数据解得λ＝0.2 μm．。
物理粤教版选修3-5学案：第2章第一节光电效应含解析
第一节光电效应1．光电效应与光电流在光（包括不可见光）的照射下物体发射出______（光电子）的现象叫光电效应．利用光电效应可制成光电管．阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为______．2．极限频率（1）每种金属都有一个______频率，入射光的频率必须大于这个______频率才能产生光电效应．（2）光电子的________与入射光的强度无关，只随入射光______的增大而增大．预习交流在光电效应实验中如果入射光的频率一定而强度增加，将会产生什么结果？如果入射光的频率增加,又将会产生什么结果？3．遏止电压在强度和频率______的光的照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增大而______，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会________，我们把这时的电压称为遏止电压．4．电磁理论解释的困难（1）比较容易解释随着光源强度的增加,光电流______．（2）无法解释每种金属都对应有一个不同的______频率,而且遏止电压与光的______有关，与光的____无关．光电效应现象说明光具有粒子性,根据光的粒子性可以解释光电效应现象．答案：1．电子光电流2．（1）极限极限（2）初动能频率预习交流：答案：当入射光频率高于金属的极限频率时,光强增加，发射的光电子数增多；当入射光频率低于金属的极限频率时,无论光强怎么增加,都不会有光电子发射出来．入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增大．3．一定减小减小到零4．（1）增大(2）极限频率强度一、光电效应的实验规律1．光电效应的实质是什么？2．光电流是怎样产生的？光照强度对光电流有影响吗？遏止电压与光电子最大初动能的关系是怎样的？（双选）如图所示，电路中所有元件完好,但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（)．A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间短D．电源正负极接反光电效应实验规律可理解记忆：“放（放出光电子)不放，看光频(入射光的截止频率)；放多少（光电子），看光强（入射光的光强与光子数成正比）；（光电子的）最大初动能大小，看（入射光的）频率；要放瞬时放”．二、经典电磁理论与光电效应的矛盾光的波动理论能否解释光电效应现象？对照光电效应的实验规律，指出电磁理论解释的局限性表现在哪些方面．下列光电效应的规律中，用波动说能解释的是（）．A．入射光的频率必须大于、被照金属的极限频率才能产生光电效应B．发生光电效应时,光电流的强度随入射光强度的增大而增大C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10－9s光电效应与传统的电磁理论存在着巨大的矛盾，所以，传统的电磁理论已不适用于解释微观粒子的运动．1．光电效应中，从同一金属逸出的电子的动能的最大值（）．A．只跟入射光的频率有关B．只跟入射光的强度有关C．跟入射光的频率和强度都有关D．除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关2．光电效应的四条规律中,能用波动说解释的是（）．A．入射光的频率必须大于被照金属的极限频率才能产生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大C．入射光照射到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 sD．当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比3．A、B两束不同频率的光均能使某金属发生光电效应，如果产生光电流的最大值分别是I A和I B，且I A＜I B,则下述关系一定正确的是( ）．A．照射光的波长λA＜λBB．照射光的波长λA＞λBC．单位时间里照射到金属板的光子数N A＜N BD．照射光的频率νA＜νB4．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b 光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属,则可以断定（)．A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小5．如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板,关灯后，指针保持一定偏角．（1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将______．（选填“变大”“变小”或“不变”）(2)静电计指针回到零,再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到静电计指针______偏转．(选填“有”或“无”)答案：活动与探究1：1．答案：光电效应的实质是:光现象转化为电现象．2．答案：每种金属都有一定的极限频率，当入射光的频率低于极限频率时不管入射光的强度多大、照射时间多长都不会产生光电子，一旦入射光的频率超过极限频率，则不管光有多么弱都会产生光电效应，发出光电子．在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度决定．光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只与入射光的频率有关．遏止电压随光的频率的增大而增大，与光的强度无关．迁移与应用1：点拨：光电效应的实质是光致金属发射电子，金属存在截止频率,超过截止频率的光照射金属才会有光电子射出．发射的电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流产生．答案：BD解析：入射光的波长太长，频率低于截止频率，不能产生光电效应，选项B正确;电路中电源接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生,选项D正确．活动与探究2:答案：按照光的电磁理论，在光的照射下,物体内部的电子受到电磁波的作用做受迫振动．光越强，电磁波的振幅越大，对电子的作用越强，电子振动得越厉害，因而，电子就越容易从物体内部逃逸出来．也就是说,单位时间到达阳极的光电子数目也就随之增多，光电流就会增大．然而,根据上述理论,只要光足够强,任何频率的光都应该能够产生光电子，出射电子的动能也应该由入射光的能量即光强决定．但是实验结果却表明,每种金属都对应有一个不同的极限频率，而且遏止电压与光的频率有关，却与光的强度无关．由此可见，经典物理学里光的电磁理论在解释光电效应实验时遇到了根本性的困难．生光电效应，A、C错误；入射光越强，光电流越强，B正确;按照波动说，入射光较弱时，只要照射足够长时间，就能发生光电效应，D错误．当堂检测1．A 解析:根据光电效应的规律知，光电子的最大初动能只取决于入射光的频率，故A选项正确．2．D 解析：此题应从光电效应规律与经典波动理论的矛盾着手去解答．按照经典的光的波动理论,光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关,金属中的电子必须吸收足够的能量后，才能从中逸出，电子有一个能量积蓄的时间,光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的光子数目越多,被电子吸收的光子数目自然也多,这样产生的光电子数目也多．但是，光电子不一定全部形成光电流，故应选D．3．C 解析：光电流大小与光的强度成正比，与入射光的频率无关，I A＜I B，只能证明单位时间里照射到金属板的光子数N A＜N B，但不能确定光的波长大小和光的频率的大小．4．A 解析：因λa＞λb＞λc，而λ＝错误!,可知νa＜νb＜νc．因为b光束照射时恰好发生光电效应，所以c光束照射该金属时能够发生光电效应,而a光束照射时不能发生光电效应，故A正确，B错误．c 光频率最大,故c光照射时,释放的光电子的最大初动能最大，D错误．而释放出的光电子数目多少与光强有关，所以此题不能确定，C 错误．5．答案：（1)减小（2）无解析：依据光电效应规律和静电知识来判断．(1）锌板在弧光灯照射下发生光电效应现象,有光电子飞出，锌板带正电．将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少,则静电计指针偏角将变小．（2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于这种金属的极限频率，而与照射的强度无关．用黄光照射，静电计指针已经无偏转，即不能发生光电效应现象了，当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低,所以用红外线照射更不能发生光电效应，静电计指针无偏转．。
高中物理+第二章第一节《光电效应》
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讨论与交流
随着反向电压逐渐增大，光电流是逐渐减 小还是突然减小？ 逐渐减小。
由此是否可以推测出射光电子的动能不一样？ 不一样。光电效应中从金属出来的光电 子，它们的初速度会有差异，初动能会 有差异，其中最大者叫最大初动能。
遏止电压对应的是所有光电子的动能吗？
但赫兹在通过实验证实了电磁理论 的同时，也发现了一个用电磁理论 无法解释的现象－－光电效应。
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光电效应
1、在光（包括不可见光）的照射下， 使物体发射出电子的现象叫做光电 效应。
2、发射出来的电子叫做光电子。
光电效应
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光电管
1.光电管就是利用光电效应把光信号转变 成电信号的一种传感器。
采用实验探究的方法，控制变量法 先保持光的频率不变，逐渐增大电压，直至
光电流为零，记录遏止电压的值。改变入射 光的强度，记录遏止电压的值。 然后，维持光源的强度不变，改变入射光的 频率，记录遏止电压的值。
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实验结论
遏止电压与入射光的强度无关。 入射光的频率越大，遏止电压越大，即光
而实验结果表明：只有入射光的频率v大 于该金属的极限频率v0时，才能发生光电 效应。
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光电效应与光的电磁理论的矛盾
•矛盾二：根据能量的观点，电子要从物体中 飞出，必须具有一定的能量，而这一能量只能 来源于入射光的能量。 •而实验结果表明：逸出的光电子的能量与入 射光的强度无关，只取决于射光的频率.
物理：第二章第一 节《光电效应》课 件PPT（粤教版选
修３－５）
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第二章 波粒二象性 第一节 光电效应
学习目标：
1、了解光电效应的规律及光电管的工作原理； 2、知道并理解极限频率、遏制电压的概念； 3、理解光电效应与光的电磁理论的矛盾。2Fra bibliotek光的电磁说
高中物理第二章波粒二象性2.1光电效应教案粤教版选修
2.1 光电效应讲堂互动三点分析一、光电效应实验与规律1. 光电效应实验研究光电效应规律的实验装置如图2-1-2 所示，此中S 是抽成真空的容器， C 是石英窗口，紫外光和可见光都能够经过它射到容器里的金属板K 上，在 K 的对面有另一金属板A，K 和 A 构成一对电极，把K 跟电池组的负极相连， A 跟正极相连 .图 2-1-2（1）在没有光照耀 K 时，电压表有示数，电流表没有示数.（2）保持 A、K 间电压必定，灯泡亮度必定，在窗口 C 前挨次放上红色、橙色、绿色滤光片，察看到红光照耀金属板K 时没有光电流，橙光和绿光照耀时，有光电流.（3）渐渐减小 K、 A间的正向电压，直到电压为零时，电流表仍有示数，说明光电流依旧存在，假如在K、A 间加一反向电压，则光电流变小，反向电压增大到某一值时，使光电流恰好为零。
（4）给光电管电极 K、A 间加正向电场，以高于极限频次的光入射，保持电压不变，增添入射光的强度，发现光电流的强度增大 . 2.光电效应的规律序号规律任何一种金属都有一个极限频次，入射光频次一定大于这个极限频次才能发生光电1效应2光电子的最大初动能与入射光的强度没关，只跟着入射光频次的增大而增大3入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是刹时的，一般不超出10-9 s 当入射光频次大于极限频次时，保持频次不变，光电流的强度与入射光的强度成正4比二、正确理解光电效应的两个关系及光电效应与经典理论的矛盾1.光电效应规律中的两个关系在光电效应实验规律中，有两个关系：12（1）光电子的最大初动能mv m , 随入射光频次ν的增大而增大.2（2）光电流的强度跟入射光的强度成正比.注意第一个关系中其实不是成正比, 而第二个关系是成正比, 依据爱因斯坦光电效应方程1m v2=hν -W. 对于某一金属而言，逸出功 W是必定值，普朗克常量 h 是一常数，故从上式可212以看出，最大初动能mv m与入射光频次ν是成一次函数关系，而不是成正比的. 光电流的2强度是由从金属表面逸出的光电子数量决定的，而从金属表面逸出的光电子数量是由入射光子的数量决定的，入射光子数量的多少又是由入射光的强度决定的，所以，我们简单推得，光电流的强度跟入射光的强度成正比.2.经典理论与光电效应的矛盾经典颠簸理论以为，光是一种电磁波，光的强度取决于振幅大小，振幅越大，光就越强.金属在光的照耀下，此中的自由电子就会因为光的变化着的电磁场作用而做受迫振动，不论照耀光的频次怎样，只需光足够强，自由电子受迫振动的幅度就会足够大，这样就能够产生光电效应，而这与实验事实恰好相反，对于照耀时间的问题，颠簸看法更是堕入了窘境，如果光强很轻微，则在从光开始照耀到光电子的发射之间应当有一个可测的滞后时间，在这段时间内电子应从光束中不停汲取能量，向来到所累积的能量能够使它逸出金属表面为止，这与光电效应的刹时性存在严重的矛盾，既然光电效应与传统的颠簸理论存在这样巨大的矛盾，所以，这个理论不合用于解说微观粒子的运动.各个击破【例 1】在演示光电效应的实验中，本来不带电的一块锌板与敏捷验电器相连. 用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图2-1-3 所示，这时（）图 2-1-3A. 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，指针带负电分析：此题应从光电效应，验电器原理来考虑解答。
高中物理第2章第2节光子学案粤教版选修3_5
第二节 光 子能量量子假说→光子说→光电效应方程→对光电效应的解释1．1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，第一次提出能量量子假说，以为物体热辐射所发出的电磁波的能量是不持续的，只能是hν的整数倍，h ν称为一个能量量子，h 称为普朗克常量．2．微观世界里，物理量的取值很多时候是不持续的，只能取一些分立的值，这种现象称为量子化现象． 3．爱因斯坦提出的光子假说以为，光的能量不是持续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，其能量为ε＝hν．4．逸出功是指电子从金属表面逸出时克服引力所做的功，用W 0表示．按照能量守恒定律，入射光子的能量hν等于出射光电子的最大初始动能与逸出功之和，即：hν＝＋W 0.5．按照光子假说对光电效应的解释，光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必需大于或至少等于逸出功W ，即ν＝Wh就是光电效应的极限频率．基础达标1．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是(A)A．红光 B．橙光C．黄光 D．绿光解析：由ε＝hν可知，红光的频率最小，其能量子值最小．选A.2．(多选)下列关于光子的说法中，正确的是(AC)A．在空间传播的光不是持续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子B．光子的能量由光强决定，光壮大，每份光子的能量必然大C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比D．光子能够被电场加速解析：依照爱因斯坦的光子说，在空间传播的光不是持续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝hν，与光的强度无关，故A、C正确，B错误，光子不带电，不能被电场加速，D错误．3．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．如有N个波长为λ0的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(B)A．h·cλ0B．Nh·cλ0C．N·nλ0 D．2Nhλ0解析：一个光电子的能量ε＝hν＝h cλ，则N个光子的总能量ε总＝Nhcλ.选项B正确．4．(多选)某金属的逸出功为 eV，这意味着(BC)A．这种金属内部的电子克服原子核引力做 eV的功即可离开表面B．这种金属表层的电子克服原子核引力做 eV的功即可离开表面C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必需大于 eVD．这种金属受到光照时如有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于 eV 解析：逸出功指原子的最外层电子离开原子核克服引力做的功，选B、C.5. 当具有 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为(B)A． eV B． eVC． eV D． eV解析：由光电效应方程E k＝hν－W0，得W＝hν－E k＝－＝ eV，则入射光的最低能量为hνmin＝W0＝ eV，故正确选项为B.6．用同一束单色光，在同一条件下，前后照射锌片和银片，都能产生光电效应．在这两个进程中，对下列四个量，必然相同的是A，可能相同的是C，必然不相同的是BD．A．光子的能量 B．金属的逸出功C．光电子动能 D．光电子最大初动能解析：光子的能量由光频率决定，同一束单色光频率相同，因此光子能量相同，逸出功等于电子离开原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定，锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功不同．由E km＝hν－W0，照射光子的能量hν相同，逸出功W0不同，则电子最大初动能不同．由于光电子吸收光子后逸前途径不同，途中损失动能不同，因此离开金属时的初动能散布在零到最大初动能之间．所以，在两个不同光电效应的光电子中，有时初动能是可能相等的．能力提升7．某光电管的阴极是用金属制成的，它的逸出功为 eV ，用波长为×m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为×m/s ，元电荷为× C ，普朗克常量为× J ·s ，求得该金属的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应别离是(B )解析：按照hν极＝W ，得ν极＝Wh . 代入数据得ν极＝Hz ＝×Hz.又由光电效应方程E km ＝hν－W 0得：E km ＝×J. 8．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能E k 与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图象不能求出的是(C )A ．该金属的逸出功B ．该金属的极限频率C ．单位时刻内逸出的光电子数D ．普朗克常量解析：按照爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0，任何一种金属的逸出功W 0必然，说明E k 随ν的转变而转变，且是线性关系(与y ＝ax －b 类似)，直线的斜率等于普朗克常量，D 项正确．直线与纵轴的截距OC 表示ν＝0时的光电子逸出克服金属引力所做的功，即为该金属的逸出功，A 项正确．直线与横轴的截距OA 表示E k ＝0时的频率ν0，即为金属的极限频率，B 项正确．9. 用绿光照射一光电管，产生了光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，下列做法可取的是(D )A．改用红光照射B．增大绿光的强度C．增大光电管上的加速电压D．改用紫光照射解析：由爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋，在逸出功一按时，只有增大光的频率，才能增加最大初动能，与光的强度无关，D对．10．已知金属铯的极限波长为μm，用μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？解析：铯的逸出功为W0＝hν0＝hcλ0，将c＝3× m/s，h＝× J·s，λ0＝× m代入上式可得W0＝3×J.按照光电效应方程：E k＝hν－W0＝h cλ－W0＝××J－3× J＝×J.答案：×J 3× J。
2024-2025学年高中物理第二章波粒二象性第1节光电效应教案2粤教版选修3-5
4.培养科学探究能力：通过参与实验和观察实验现象，学生将能够亲身体验光电效应的过程，掌握科学探究的基本方法和技能。他们将学会如何观察现象、如何分析问题、如何解决问题，从而提高他们的科学探究能力。
然而，我也发现了一些需要改进的地方。首先，在讲授光电效应方程时，我发现学生们对公式的推导和应用还有些困惑。为了更好地帮助学生理解，我应该在教学中更加注重公式的推导过程，并通过实例来解释公式的应用。其次，在实验操作中，我发现有些学生对实验器材的操作不够熟练，这可能影响到他们对实验结果的理解。为了提高实验操作的准确性，我应该在实验前对学生们进行更多的操作培训。最后，在小组讨论中，我发现有些学生在讨论中过于依赖他人的观点，缺乏自己独立思考的能力。为了培养学生的独立思考能力，我应该在讨论中更多地引导学生进行独立的思考和表达。
3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。
四、学生小组讨论（用时10分钟）
1.讨论主题：学生将围绕“光电效应在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。
2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。
题目：某种金属的极限频率为4.0×10^14 Hz，一束光的频率为6.0×10^14 Hz，求该束光在金属表面产生的光电流的强度。
解答：根据光电效应方程I = nqμ_cε_0γ，其中I为光电流的强度，n为单位体积内光电子的数量，q为电子的电荷量，μ_c为电子的电迁移率，ε_0为真空的介电常数，γ为光子的频率。
高中物理 第二章 光电效应 光子学案(含解析)粤教版选修35
学案2 光子[学习目标定位] 1.知道光电效应现象，能说出光电效应的实验规律.2.知道遏止电压的概念，会用遏止电压计算光电子的最大初动能.3.知道普朗克的能量量子化假说和爱因斯坦的光子说，会用光子说解释光电效应现象.4.知道光电效应方程、意义并能够简单应用．1．各种色光的频率：从红到紫的频率依次变大．2．光的波长λ与频率ν的关系：c＝λν，式中c为光速．3．光电效应与光电流(1)金属在光的照射下发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子．(2)阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流．4．极限频率对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流．我们将ν0称为极限频率．5．遏止电压 在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零．我们把这时的电压称为遏止电压，用符号U 0表示．6．能量量子假说1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，其中ν是辐射频率，h ＝6.63×10－34 J·s，称为普朗克常量． 7．光子假说1905年，爱因斯坦指出，光的能量不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，一个光子的能量为ε＝hν.8．光电效应方程hν＝12mv 2max ＋W 0 式中W 0表示金属的逸出功，hν是入射光子的能量，12mv 2max 是出射光电子的最大初始动能． 9．光电效应的解释(1)金属内部的一个电子一般只能吸收 一个光子的能量，如果光子的能量小于电子的逸出功，那么无论光的强度(由光子数目决定)有多大，照射的时间多长，金属内部的电子都不能被激发而逃逸出来．因此光电效应的条件是光子的能量ε＝hν必须大于或至少等于逸出功W 0，即ν≥W 0h .(2)遏止电压与光电子的最大初始动能的关系：eU 0＝12mv 2max . 而在逸出功W 0一定的情况下，出射光电子的最大初始动能只与入射光频率有关，与光的强弱无关.一、光电效应产生的条件[问题设计]如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上．图1(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_________________________________________，说明_____________________________________________________________________．(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象为________________________________________________________________________，说明_____________________________________________________________________．(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为________________________________________________________________________，说明_____________________________________________________________________．答案(1)验电器偏角张开锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电(2)指针偏角明显减小锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光(3)观察不到指针的偏转可见光不能使锌板发生光电效应[要点提炼]1．光电效应的实质：光现象转化为,电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．二、光电效应的实验规律光电效应解释中的疑难1．光电效应的四点规律(1)任何一种金属都有一个极限频率ν0，入射光的频率必须大于ν0，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关．(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．(4)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s.2．掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初始动能．(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光子数；(3)饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数．3．逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W 0表示，不同金属的逸出功不同．4．光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9s.三、爱因斯坦的光电效应方程1．光电效应方程实质上是能量守恒方程．能量为ε＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W 0，电子离开金属表面时最大初始动能为E k ，则根据能量守恒定律可知：E k ＝hν－W 0.2．光电效应方程说明了产生光电效应的条件．若有光电子逸出，则光电子的最大初始动能必须大于零，即E k ＝hν－W 0>0，亦即hν>W 0，ν>W 0h ＝ν0，而ν0＝W 0h恰好是光电效应的极限频率．图23．E k －ν曲线．如图2所示是光电子最大初始动能E k 随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．一、光电效应的现象分析例1 (双选)如图3所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是( )图3A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷解析将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面逸出，锌板中缺少电子，于是带正电，选项A、D正确．红光不能使锌板发生光电效应．答案AD二、光电效应方程及应用例2 (单选)如图4所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )图4A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV解析由题意知光电子的最大初始动能为E k＝eU0＝0.60 eV所以根据光电效应方程E k＝hν－W0可得W0＝hν－E k＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV答案 A光的粒子性⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 光电效应⎩⎪⎨⎪⎧光现象转化电现象实质：电子吸收光子光电子实验规律光子说：ε＝hν爱因斯坦的光电效应方程⎩⎪⎨⎪⎧hν＝12mv 2max ＋W 0解释光电效应 1．(双选)在光电效应现象中，下列说法中正确的是( )A ．入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大B ．光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大C ．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应D ．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应答案 BC解析 光电子的最大初始动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项A 错，B 对；对于任何一种金属都存在一个发生光电效应的入射光的最小频率(极限频率)，对应着一个“最大波长”，故选项C 对，D 错．2．(2014·广东·18)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A ．增大入射光的强度，光电流增大B ．减小入射光的强度，光电效应现象消失C ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案 AD解析 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B 错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据hν－W 逸＝12mv 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．[概念规律题组]1．(单选)红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( )A．红光 B．橙光 C．黄光 D．绿光答案 A解析按照爱因斯坦的光子说，光子的能量ε＝hν，h为普朗克常量，说明光子的能量与光的频率成正比，而上述四种单色光中，绿光的频率最大，红光的频率最小，故光子能量最小的是红光，所以选项A正确．2．(单选)关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B．光电子的最大初始动能跟入射光的强度成正比C．发生光电效应的时间一般都大于10－7sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比答案 D解析由ε＝hν＝h cλ知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A错．由E k＝hν－W0知，最大初始动能由入射光频率决定，与入射光的强度无关，故B错．发生光电效应的时间一般不超过10－9 s，故C错．3．(单选)对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是( )A．入射光的强度大于某一极限强度B．入射光的波长大于某一极限波长C．入射光照射时间大于某一极限时间D．入射光的频率不低于某一极限频率答案 D4．(单选)关于光电效应现象，下列说法正确的是( )A．只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光电效应现象B．在光电效应现象中，产生的光电子的最大初始动能跟入射光的频率成正比C．产生的光电子最大初始动能与入射光的强度成正比D．在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比答案 D解析当入射光频率不低于极限频率时才能发生光电效应，设此时波长为λ0，极限频率为ν0，则光速c＝λ0ν0，可知当入射光的波长大于极限波长λ0时，其频率将小于极限频率ν0，所以大于极限波长的光不能使金属发生光电效应，因此选项A错误．由光电效应方程E k＝hν－W0可知，光电子的最大初始动能随入射光频率的增大而增大，但并不与入射光频率成正比，因此选项B错误．由于光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，显然选项C错误．若入射光强度增大到原来的n倍，则单位时间内入射光的能量就增大到原来的n倍．在入射光频率一定时，单个光子的能量不变，则单位时间内入射的光子数将增大到原来的n倍，因此选项D正确．[方法技巧题组]5．(单选)现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定( ) A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初始动能最小答案 A解析由a、b、c三束单色光的波长关系λa＞λb＞λc及波长、频率的关系知：三束单色光的频率关系为：νa＜νb＜νc.故当b光束恰能使金属发生光电效应时，a光束必然不能使该金属发生光电效应，c光束必然能使该金属发生光电效应，A对，B错；又因为发生光电效应时释放的光电子数目与光照强度有关，光照越强，光电子数目越多，由于光照强度未知，所以光电子数目无法判断，C错；光电子的最大初始动能与入射光频率有关，频率越高，最大初始动能越大，所以c光束照射时释放出的电子的最大初始动能最大，D错，故正确选项为A.6．(双选)如图1所示是光电效应中光电子的最大初始动能E k与入射光频率ν的关系图象．从图中可知( )图1A．E k与ν成正比B．入射光频率必须大于或等于极限频率ν0时，才能产生光电效应C．对同一种金属而言，E k仅与ν有关D．E k与入射光强度成正比答案 BC解析 由E k ＝hν－W 0知B 、C 正确，A 、D 错误．7．(双选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，则( )A ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初始动能为hν0C ．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D ．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初始动能也增大一倍答案 AB解析 因入射光的频率大于极限频率时会产生光电效应，所以A 正确；因为金属的极限频率为ν0，所以逸出功W 0＝hν0，再由E k ＝hν－W 0得，E k ＝2hν0－hν0＝hν0，B 正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C 错误；由E k ＝hν－W 0＝hν－hν0＝h (ν－ν0)可得，当ν增大一倍时：E k ′E k ＝2ν－ν0ν－ν0≠2，故D 错误．8．频率为ν的光照射到一种金属表面上，有电子从金属表面逸出，当所加反向电压U 的大小增大到3 V 时，光电流刚好减小到零．已知这种金属的极限频率为ν0＝6.00×1014 Hz ，因此入射光的频率ν＝________ Hz.(电子电荷量e ＝1.60×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s)答案 1.32×1015解析 光电子的最大初动能E k ＝eU 0①由爱因斯坦光电效应方程有E k ＝hν－hν0②联立①②得：ν＝eU 0h＋ν0＝1.32×1015 Hz [创新应用题组]9．铝的逸出功为4.2 eV ，现用波长为200 nm 的光照射铝的表面．已知h ＝6.63×10－34J·s，求：(1)光电子的最大初始动能；(2)遏止电压；(3)铝的极限频率．答案 (1)3.225×10－19 J (2)2.016 V(3)1.014×1015 Hz解析 (1)根据光电效应方程可知E k ＝hν－W 0，有E k ＝hc λ－W 0＝6.63×10－34×3.0×108200×10－9 J －4.2×1.6×10－19 J ＝3.225×10－19 J (2)由E k ＝eU 0可得U 0＝E k e ＝3.225×10－191.6×10－19 V ＝2.016 V. (3)hν0＝W 0知ν0＝W 0h ＝4.2×1.6×10－196.63×10－34 Hz ＝1.014×1015 Hz.。
2020-2021学年粤教版选修3-5 第二章第01节光电效应 教案
第二章波粒二象性第一节光电效应一、教学目标：（一）知识目标：1、了解光电效应的产生条件、规律及光子学说。
2、了解光的量子性，会用光子说解释光电效应现象。
（二）能力目标：1、培养学生观察能力、分析能力，对实验事实加以解释的能力。
（三）情感目标：1、引导学生探索知识之间的联系，渗透了“当理论与新的实验事实不相符时，要根据事实建立新的理论”——即实践是检验真理的唯一标准的科学思想。
二、教学用具：光电效应演示器、灵敏检流计、电脑投影、微课视频。
三、教学重点和难点：从实验现象总结出光电效应的规律，经典理论在解释光电效应遇到的困难。
四、教法与学法：发挥教师的主导作用，以演示实验为基础，逐步引导学生通过对演示现象的观察，得出光电效应的规律。
通过对经典波动理论无法解释光电效应的分析，培养学生运用已知知识分析新的事验事实的能力，让学生进一步体会到实践是检验真理的唯一标准。
五、教学过程：（一）课题引入展示初中课本的内容，让学生回忆初中知识：光是电磁波、电磁波的分类、波长与频率的关系。
讲述光的研究历史，自从麦克斯韦提出光的电磁说，赫兹又用实验证实了麦克斯韦的理论后，光的波动理论发展到了完善的地步。
可是，光电效应的发现又给光的波动理论带来了前所未有的困难。
今天我们就来通过实验研究光电效应的规律，并且通过分析光电效应的规律弄清为什么波动理论无法解释光电效应现象。
（二）新课进行。
1、介绍实验装置——演示实验——观察分析实验现象这一阶段介绍什么是光电效应。
从演示入手，引导学生观察并分析实验现象，为下面的研究光电效应规律作准备。
介绍一下光电效应实验装置。
（分别介绍锌板、铜网、高压电源、检流装置，一边介绍，一边投影出整个装置的示意图。
）微课实验视频介绍该装置的实验过程以及模拟光电效应的动画——将具体的较复杂的实验装置变为简明的板画，突出了原理，有助于后面对实验事实的进一步分析。
问题1：与光的颜色即与光的频率有关吗?（介绍紫外线灯和白炽灯的光频率高低。
光电效应光子教学设计
光电效应光子教学设计随着科技的不断发展，光电效应已逐渐受到了人们的重视，尤其是在光电子学、半导体工业及量子信息等领域中有着广泛应用。
因此，深入了解光电效应的原理，对于人们认识世界的进步和工业技术的提升都有着重要的意义。
本文主要针对光电效应光子教学设计进行介绍和探讨。
一、教学目标本次教学的目标是让学生在理解光电效应原理的基础上，掌握光电效应的实验方法和操作技巧，了解光电效应在实际生活中的应用，提高学生的实验操作、数据处理和交流反思能力。
具体的教学内容如下：1.了解光子的基本特性和光电效应的基本过程。
2.学会使用光电效应实验仪器，熟练处理实验数据和进行误差分析。
3.探究光电效应量子化特性及其理论解释，认识光电效应在量子力学和微观世界中的应用。
4.应用光电效应的理论知识解释和分析实际问题，探讨光电效应在光电子技术、半导体工业、电子物理等领域中的应用和发展前景。
二、教学过程1.前置知识准备在教学开始前，需要对学生进行一些前置知识的准备。
通过不同的教学方法，把学前准备的知识点呈现给学生，以加深对知识的掌握并为后续的教学打下良好的基础。
2.基本原理及实验操作在教学的第一部分，首先要讲授的是关于光电效应的基本原理。
同时，老师应该向学生介绍如何使用实验仪器，并通过简化的电路给出光电效应实验的具体操作步骤。
实验操作过程中，老师要不断引导学生熟练掌握实验方法，让学生在实践中体会理论。
实验过程中采集数据时，学生需要准确、细心地记录数据，及时发现实验设备或材料的问题，注意并分析实验误差。
3.量子化特性解释在教学的第二部分中，引导学生理解光电效应的量子化特性及其理论解释。
启发学生思考关于光电效应的一些问题，帮助学生加强实验与理论知识之间的联系，建立概念。
4.光电效应的应用在教学的第三部分中，老师可以从光电子技术、半导体工业及其他光电领域等多个角度讲解光电效应的应用。
同时通过实例和案例引导学生联想使用现象和应用前景，培养学生对知识的应用和创造性思维能力。
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第一节光电效应第二节光子[学习目标］ 1.知道什么是光电效应现象.2.知道光电流、极限频率、遏止电压的概念，掌握光电效应的实验规律．(重点）3.理解经典电磁理论在解释光电效应时的困难。
4。
知道普朗克提出的能量量子假说。
5。
理解爱因斯坦的光子说．（重点、难点)6。
会用光电效应方程解释光电效应．(重点、难点)一、光电效应、光电流及其变化1．光电效应:金属在光的照射下发射电子的现象称为光电效应,发射出来的电子称为光电子．2．光电管：光电管是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成．阴极表面涂有碱金属，容易在光的照射下发射电子．3．光电流：阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流．4．发生光电效应时，入射光的强度增大，则光电流随之增大．二、极限频率和遏止电压1．极限频率对于每一种金属，只有当入射光的频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流，ν0称为极限频率（也叫截止频率）．2．遏止电压在强度和频率一定的光照射下，当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压．用符号U0表示．3．遏止电压与光电子最大初动能的关系错误!mv错误!0.4．经典电磁理论解释的局限性按照光的电磁理论，只要光足够强，任何频率的光都应该能够产生光电子，出射电子的动能也应该由入射光的能量即光强决定．但是实验结果却表明，每种金属都对应有一个不同的极限频率，而且遏止电压与光的频率有关，与光的强度无关．三、能量量子假说与光子假说1．能量量子假说:物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是hν的整数倍，hν称为一个能量量子，其中ν是辐射频率，h称为普朗克常量．2．普朗克常量：h＝6.63×10－34J·s。
3．光子假说:光的能量不是连续的，而是一份一份的,每一份叫作一个光子．一个光子的能量为ε＝hν。
4．黑体：(1）能够全部吸收所有频率的电磁辐射的理想物体．绝对的黑体实际上是不存在的．(2）普朗克利用能量量子化的思想和热力学理论，才完美地解释了黑体辐射谱．四、光电效应方程及其解释1．逸出功：电子能脱离离子的束缚而逸出金属表面时所需做的最小功．用W0表示．2．光电效应方程：hν＝错误!mv错误!＋W0。
式中hν表示入射光子的能量，ν为入射光的频率．3．光电效应的条件:光子的能量ε＝hν必须大于或等于逸出功W0。
即ν≥错误!。
4．遏止电压对应着光电子的最大初动能，它们的关系为eU0＝错误!mv错误!.1．正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）（1）光电子是光照射下发射出来的电子,因此光电子仍然是电子．(√）（2）入射光的频率较高时，会发生光电效应现象，光电流随着光照强度的增强而增大．(3)遏止电压与入射光的强弱无关，与入射光的频率有关．（4)同一频率的光照射不同的金属表面，光电子的最大初动能可能相同．(×）(5)对于某种金属,也就是逸出功W0一定的情况下,出射光电子的最大初动能只与入射光频率有关,与光的强弱无关．2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )A BC DA ［黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高,辐射越强越大，黑体辐射的波长分布情况也随温度而变化，温度越高，辐射的电磁波的波长越短,A 选项正确．］3．用一束紫外线照射某金属时没有产生光电效应,下列措施中可能产生光电效应的是（ ）A ．换用强度更大的紫外线照射B ．换用红外线照射C ．换用极限频率较大的金属D ．换用极限波长较大的金属D ［发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红外线的频率小于紫外线的频率，紫外线照射不能发生光电效应,换用红外线不能发生光电效应，故A 、B 选项错误；换用极限频率较大的金属，不能发生光电效应，故C 选项错误；根据频率和波长的关系ν＝c λ可知,换用极限波长较大的金属，可以发生光电效应，故D 选项正确．]对黑体及黑体辐射的理解1．黑体实际上是不存在的,只是一种理想情况，但如果做一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔就可以模拟一个黑体，如图所示．这是因为从外面射来的电磁波，经小孔射入空腔,要在腔壁上经过多次反射，在多次反射过程中,外面射来的电磁波几乎全部被腔壁吸收,最终不能从空腔射出．2．黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔．一些发光的物体（如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理．3．黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单,黑体辐射强度只与温度有关．4．一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．在一定温度下,不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同．黑体辐射电磁波的强弱按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波,不反射【例1】（多选）对黑体的认识，下列说法正确的是（）A．黑体只吸收电磁波，不辐射电磁波B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及其表面状况无关C．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔,射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出,这个空腔就成了一个黑体D．黑体是一种理想化模型,实际物体没有绝对黑体BD [黑体不仅吸收电磁波，而且也向外辐射电磁波，A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及其表面状况无关，B正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波,因此小孔成了一个黑体,而空腔不是黑体,C错误；任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的,故黑体是一种理想化的模型，D正确．］1．(多选)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( ）A．随温度升高,各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动ACD ［由题图可知,随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时,上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误．］光电效应的实验规律1。
实验装置及电路，如图所示2．几个概念(1)饱和光电流：在光照条件不变时，电流随电压升高而增大到的最大值(I m)．(2）遏止电压：使光电流减小到0时的反向电压（U C）．（3)截止频率：使某种金属发生光电效应的最小频率．又叫极限频率(νc)．不同金属截止频率不同．3．光电效应的实验规律(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或等于这个极限频率才能产生光电效应．低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应现象．（2)光电子最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．(3)入射光照射到金属上时，光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10－9 s。
(4）当入射光的频率高于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比．4．电磁理论解释光电效应的三个困难电磁理论认为：光的能量是由光的强度决定，而光的强度又是由光波的振幅所决定的,跟频率无关．够大，总可以使电子获得足够的能量从而发生光电效应都不能发生光电效应困难2光强越大，电子可获得更多的能量，光电子的最大初动能也应该越大，遏止电压也越大．即出射电子的动能应该由入射光的能量即光强来决定遏止电压与光强无关，与频率有关困难3光强大时,电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长当入射光照射到光电管的阴极时，无论光强怎样微弱，几乎瞬时就产生了光电子【例2】利用光电管研究光电效应实验，如图所示,用频率为ν1的可见光照射阴极K,电流表中有电流通过，则( )A．用紫外线照射,电流表中不一定有电流通过B．用红外线照射，电流表中一定无电流通过C．用频率为ν1的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到a端,电流表中一定无电流通过D．用频率为ν1的可见光照射阴极K,当滑动变阻器的滑片向b 端滑动时,电流表示数可能不变D [因为紫外线的频率比可见光的频率高,所以用紫外线照射时,电流表中一定有电流通过，A错误．因为不知道阴极K的截止频率，所以用红外线照射时，不一定发生光电效应,B错误．即使U AK ＝0，电流表中也有电流，C错误．当滑片向b端滑动时U AK增大,阳极A吸收光电子的能力增强,光电流会增大，当射出的所有光电子都能达到阳极A时,光电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前，光电流已经达到饱和电流,那么再增大U AK，光电流也不会增大，D正确．故正确答案为D.］关于光电效应的三点提醒1．发生光电效应时需满足:照射光的频率大于金属的极限频率,即ν＞ν0.2．光电子的最大初动能与照射光的频率及金属有关，而与照射光的强弱无关，强度大小决定了逸出光电子的数目多少．3．在一定的光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关．2．光电效应实验中，下列表述正确的是（）A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率无关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子D [在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流,当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生,时间间隔很小,故A、B错误，D正确．遏止电压与入射光频率ν有关,即C错误．]光电效应方程的理解及应用(1)光电效应方程E k＝hν－W0中，E k为光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是零到最大值范围内的任何数值．(2)光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系（注意不是正比关系)，与光强无关．（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件，即E k＝hν－W0〉0，亦即hν〉W0,ν>错误!＝νc，而νc＝错误!就是金属的极限频率．（4)光电效应方程实质上是能量守恒方程．（5)逸出功W0:电子从金属中逸出所需要克服原子核的束缚而消耗的能量的最小值，叫做金属的逸出功．光电效应中，从金属表面逸出的电子消耗能量最少．2．光子说对光电效应的解释(1)由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量，而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为．如果光的频率低于极限频率,则光子提供给电子的能量不足以克服原子的束缚，就不能发生光电效应．（2)当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能形式存在，这样光电子的最大初动能E k＝错误!mv错误!＝hν－W0，其中W0为金属的逸出功，可见光的频率越高，电子的最大初动能越大．而遏止电压U0对应着光电子的最大初动能，即eU0＝错误!mv错误!。