量子物理第一课《光电效应》

第一课时

今天我们上课的内容是第十五章《量子物理》中的《光电效应》。在上课的课程安排上面呢，我会按照以下的顺序来展开。首先是知识回顾，然后引入课题，课堂展开，课堂深入，以及最后的小结和拓展。首先我们来看一下知识回顾的部分。

一、知识回顾

量子物理是现代物理学发展的前沿，也是现代物理学研究的一个主要方向。那么从经典物理发展到量子物理，很多优秀的科学家都作出了他们著名的贡献。接下来，我们就来了解一下几位著名的科学家所作的科学工作。首先，第一位呢，牛顿，在这个图上呢，大家就可以看到牛顿所做的主要工作。在这里，首先呢，他对于行星的运动进行了研究，还有呢，对于光学现象，他用三棱镜作了一个分光的实验。在光学研究中，他认为光是具有微粒性的。在这个苹果的图中，大家可以知道，由于苹果砸在了他的头上，他就想到了为什么行星能够在固定的轨道上绕着太阳运动，也就是万有引力定律。通过牛顿的解释，我们了解了天体的运动。牛顿是经典物理学中的一位著名的科学家，而量子物理学的研究则是开始于普朗克。普朗克在研究黑体辐射的规律的时候，他指出辐射的能量不是连续不断的传递的，而是一份一份以基本能量子的整数倍的方式传递的，也就是普朗克的能量子假说。这个假说的公式中，大家可以知道，hμ代表一个基本的能量单位，n代表的是整数倍，所以所有的能量都是某个基本能量子的整数倍。普朗克提出的量子假说开启了量子物理研究的先河，所以他奠定了量子物理研究的里程碑。而在量子物理研究中，另外一位著名的科学家爱因斯坦，他最著名的是相对论。从这句古话中，大家可以知道，这是对于相对论的一个描述。爱因斯坦的相对论提出，在飞速运动的飞船中，时间的流逝会比在地球上慢很多。这句话的含义就表明，在“洞”中才过了一天，在地球上可能已经过了千年。在26岁那年，爱因斯坦就提出了狭义相对论。而在同一年中，他提出了对光电效应现象的理论解释。接下来呢，我们就详细了解一下这个光电效应。首先呢，大家一起来看一下这个视频资料。这个视频中给我们举的例子是太阳能汽车。太阳能汽车之所以能够提供这样的能源，我们可以思考一下它是通过什么样的装置来提供汽车运动的能源的。其实它就是通过这样的太阳能电池板，太阳能电池板的利用可以提供大量的电能，让车能够运动。从物理原理上大家再来思考一下，为什么会具有这样的一个太阳能电极板的功能。实际上，他用到的基本的物理原理就是我们今天上课的内容，光电效应。接下来，我们从光电效应的实验入手，来了解一下它的基本实验现象。

看一下右边这个动画，在动画中，大家可以看到，当有阳光照射到金属极板的时候，会产生电流，电流会导致指针发生偏转。大家再来看，这是一块金属锌板，金属锌板连着一块验电器，那我们说在正常的时候这个金属都是不带电的，那么验电器的指针也就不会发生偏转。可是现在呢，我用弧光灯照射锌板，当弧光灯产生的射线照射到锌板上的时候，同学们看这个验电器的指针发生了偏转。并且呢，我们进一步用实验来验证的时候呢，验电器带了正电。那么验电器带了正电意味着什么呢，就是说在金属锌板上的电子跑出去了，是不是呢，金属锌板失去了电子，我们就把这种现象呢，叫做光电效应。什么叫光电效应呢，就是锌板在光线的照射下，由于它失去了电子带了正电，那这种现象呢，我们就叫它光电效应，那么具体的光电效应定义是什么呢，我们一起来看一下。光照射到金属表面，使电子从金属表面逸出的现象叫做光电效应。电子吸收光的能力才能逸出，出来的电子既不叫电子，也不叫光子，我们把从金属板中逸出的电子叫光电子。大家注意一下，这个光电子并不是一种新的电子，只是我们为了叙述起来比较方便给它起的一个名字。那么，在

实验图中，我们来详细的说明一下实验的原理。在这个图里面，我们可以看到，当光线照射到极板时，里面的电子就会逸出，而逸出的电子到达了右边的极板后，就会进入回路，从而形成电流。这个实验是由赫兹首先做出来的。接下来我们讨论一下产生光电效应的条件。

我们先来看一段视频，我们可以看到这个画面中有验电器、锌板和弧光灯。我们用蓝光照射锌板的时候，验电器指针发生偏转，说明锌板失去电子带正电；如果用黄光照射锌板，验电器不发生偏转，说明此时锌板没有失去电子，不带电；这两个实验对比我们可以得出一个什么样的结论呢？是不是说明光的频率是影响光电效应发生的一个条件？大家在学习单上填写一下所看到的现象。我们再来看光强会不会影响光电效应的发生，当我们增大黄光的光强的时候可以看到验电器还是没有发生偏转，说明锌板不带电，还是没有发生光电效应，所以光电效应的产生与否与光强无关；再来看看照射时间是否会影响光电效应的发生，我们增大黄光的照射时间，同样的，锌板还是不带电，验电器没有发生偏转，所以光的照射时间也不是影响光电效应产生的条件。同学们将自己看到的现象填写到学习单上。我们可以从这些现象中得出什么结论？四人一组，大家讨论一下。通过哪些组实验，得出哪些结论。

二、引入共享单车

教学目标教师活动学生活动

总括课堂内容（2分钟）今天我们上课的内容是第十五章《量子物理》中的《光电效应》。在上课的课程安排上面呢，我会按照以下的顺序来展开。首先是知识回顾，然后引入课题，课堂展开，课堂深入，以及最后的小结和拓展。

光电效应背景知识（3分钟）首先我们来看一下知识回顾的部分。量子物理是现代物理学发展的前沿，也是现代物理学研究的一个主要方向。那么从经典物理发展到量子物理，很多优秀的科学家都作出了他们著名的贡献。接下来，我们就来了解一下几位著名的科学家所作的科学工作。首先，第一位呢，牛顿，在这个图上呢，大家就可以看到牛顿所做的主要工作。在这里，首先呢，他对于行星的运动进行了研究，还有呢，对于光学现象，他用三棱镜作了一个分光的实验。在光学研究中，他认为光是具有微粒性的。在这个苹果的图中，大家可以知道，由于苹果砸在了他的头上，他就想到了为什么行星能够在固定的轨道上绕着太阳运动，也就是万有引力定律。通过牛顿的解释，我们了解了天体的运动。

牛顿是经典物理学中的一位著名的科学家，而量子物理学的研究则是开始于普朗克。普朗克在研究黑体辐射的规律的时候，他指出辐射的能量不是连续不断的传递的，而是一份一份以基本能量子的整数倍的方式传递的，也就是普朗克的能量子假说。这个假说的公式中，大家可以知道，hμ代表一个基本的能量单位，n代表的是整数倍，所以所有的能量都是某个基本能量子的整数倍。普朗克