教科版高中物理选修第2节《光电效应与光的量子性》word学案

教科版高中物理选修第2节《光电效应与光的量子性》

word学案

课前自主学习：

一、光电效应、光的波动说的困难

1．定义：光照耀在金属表面上时，金属中的电子因吸取光的能量而逸出金属表面的现象．2．光电效应的特点

(1)任何金属均存在截止频率(极限频率)，只有________截止频率，才能引起光电效应．

(2)发生光电效应时，光电流的大小由______决定，______越大，光电流越大．

(3)光电子的最大初动能与入射光的频率成_____关系．

(4)光电效应具有瞬时性，发生时刻不超过10－9 s.

3．光的波动说无法说明光电效应现象．

二、光量子概念的提出、光电效应方程

1．光子说：爱因斯坦提出，在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称_______

2．光子的能量ε＝hν，其中ν指光的______光电效应显示了光的_______

3．光电效应方程：______________

4．光的量子说能专门好地说明光电效应现象．

教学目标

1．通过对实验现象的观看，认识光电效应现象，明白光电效应的实验规律。

2．通过自主学习、讨论交流，明白得爱因斯坦光电效应方程以及意义。

3．通过对比分析明白光子的概念和能量、动量

4．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。

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

设计思想：

教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学资源：投影片，多媒体辅助教学设备

教学设计：

课本中先介绍光电效应现象，再学习光子说，最后用光子说说明光电效应现象产生的缘故。本节内容说明光具有粒子性，从而引出量子论的差不多知识。光电效应有如下特点：①光电效应在极短的时刻内完成；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在差不多发生光电效应的条件下，逸出的光电子的数量跟入射光的强度成正比；④在差不多发生光电效应的条件下，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。

关于光电效应现象先要求学生记住光电效应的实验现象，然后运用光子说去说明它，如此能够加深学生的明白得。学生应该会依照逸出功求发生光电效应的极限频率，能够运用爱因斯坦光电效应方程进行简单运算。

问题1：人类对光的本性的认识的进展经历了哪些要紧过程？（多媒体投影，见课件。）

学生阅读教材、摸索，并回答。

小结：光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光依旧横波。19

世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而，出人意料的是，正当人

们以为光的波动理论看起来专门完美的时候，又发觉了用波动说无法说明的新现象——光电

效应现象。对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了进展。

新课教学

学习活动一．认识光电效应

实验演示（课件辅助讲述）：

用弧光灯照耀擦得专门亮的锌板，(注意用

导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角

增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃

棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。

学生：认真观看实验。

问题：上述实验说明了什么？

学生：说明锌板在射线照耀下失去电子而带正电。

概念：在光(包括不可见光)的照耀下，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。

学习活动二：光电效应的实验规律

光电效应实验（有条件能够做，没有条件能够用多媒体播放）：

如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----

光电子。

光电子在电场作用下形成光电流。

问题1：遏止电压

将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反

向电场阻碍作用。

当 K 、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压

达到某一值 U c 时，光电流恰为0。 U c 称遏止电压。依照动能

定理，有

问题2：光电效应实验规律是什么？

① 光电流与光强的关系饱和光电流强度与入射光强度成

221c e v m c eU

② 截止频率νc ----极限频率

关于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc 。

当入射光频率ν>νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν <νc 时，不管光

强多大也无电子逸出金属表面。

③ 光电效应是瞬时的。从光开始照耀到光电子逸出所需时刻<10-9s 。

学习活动三．光电效应说明中的疑难

问题：光电效应现象与经典理论之间产生了什么矛盾？

学生阅读教材：

小结：经典理论无法说明光电效应的实验结果。经典理论认为，按照经典电磁理论，入

射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电

子逸出的能量也应该越大。也确实是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应

该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。

光电效应实验说明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率

有关。只要频率高于极限频率，即使光强专门弱也有光电流；频率低于极限频率时，不管光

强再大也没有光电流。光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸取能量要

时刻，即需能量的积存过程。

为了说明光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。

学习活动四：爱因斯坦的光量子假设

问题1：爱因斯坦的光量子说内容是什么？

（1）内容光不仅在发射和吸取时以能量为h ν的微粒形式显现，而且在空间传播时也

是如此。也确实是说，频率为ν 的光是由大量能量为 E =h ν的光子组成的粒子流，这些光

子沿光的传播方向以光速 c 运动。

（2）爱因斯坦光电效应方程在光电效应中金属中的电子吸取了光子的能量，一部分消

耗在电子逸出功W 0，另一部分变为光电子逸出后的动能 E k 。由能量守恒可得出：

W 0为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功W k 为光电子的最大初动能。

问题2：爱因斯坦的光子说是如何光电效应进行说明？

①光强大，光子数多，开释的光电子也多，因此光电流也大。

W E h k +=ν