第一節(jié)光電效應 光子06

1、郭光淼 教案第二十一章 量子論初步第一節(jié) 光電效應 光子一、教學目標 1應該掌握的知識方面(1)光電效應現(xiàn)象具有哪些規(guī)律(2) 愛因斯坦的光子說對光電效應現(xiàn)象的解釋 2培養(yǎng)學生分析實驗現(xiàn)象，推理和判斷的能力方面觀察用紫外線燈照射鋅板的實驗，分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因3結(jié)合物理學發(fā)展史使學生了解到科學理論的建立過程，滲透科學研究方法的教育二、重點、難點分析 1光電效應現(xiàn)象的基本規(guī)律、光子說的基本思想和做好光電效應的演示實驗是本節(jié)課的重點2難點是對光的強度的理解三、教具 鋅板、驗電器、紫外線燈、絲綢、玻璃棒、白熾燈四、教學過程(一)新課的引入光的波動理論學說雖然取得了很大的成

2、功，但并未達到十分完美的程度光的有些現(xiàn)象波動說遇到了很大的困難，請觀察光電效應現(xiàn)象(二)教學過程的設(shè)計1演示實驗將鋅板與驗電器用導線連接，用細砂紙打磨鋅板表面把絲綢摩擦過的玻璃棒放在鋅板附近，用紫外線燈照射鋅板邊演示邊提問：紫外線燈打開前后，驗電器指針有什么變化？這一現(xiàn)象說明了什么問題？引導學生分析并得出結(jié)論：光線照射金屬表面，金屬失去了電子導致驗電器指針張開一角度明確指出光電效應是光照射金屬表面，使物體發(fā)射電子的現(xiàn)象照射的光可以是可見光，也可以是不可見光發(fā)射出的電子叫光電子說明：這個實驗如果按照課本上的裝置進行效果很不理想，因為紫外線照射鋅板飛出電子時鋅板帶正電，在鋅板附近形成電場又將電子吸

3、附回去鋅板電勢升到很小的值就使逸出和返回的電子達到動態(tài)平衡，很難使驗電器指針明顯地張開2進一步研究光電效應以上實驗改用很強的白熾燈照射，卻不能發(fā)生光電效應向?qū)W生提出問題：光電效應的發(fā)生一定是有條件的，存在著一定規(guī)律有什么規(guī)律呢？指出進一步的研究發(fā)現(xiàn)，光電效應具有以下規(guī)律： 各種金屬都存在極限頻率0，只有0才能發(fā)生光電效應； 瞬時性（光電子的產(chǎn)生不超過10-9s）；光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，而隨著入射光的頻率的增大而增大；在單位時間里從極板射出的光電子數(shù)跟入射光的強度成正比。3波動理論解釋不了光電效應.(1)波動理論解釋不了極限頻率，認為光的強度由光波的振幅決定，跟頻率無關(guān)，只要入射

4、光足夠強，就應該能發(fā)生光電效應但事實并非如此(2)波動理論解釋不了光電子的最大初動能，只與光的頻率有關(guān)而與光的強度無關(guān)(3)波動理論還解釋不了光電效應發(fā)生的時間之短4介紹愛因斯坦的光子說（1） 介紹普朗克的量子化觀點。1900年，德國物理學家普朗克（1858-1947）在研究物體熱輻射的規(guī)律時發(fā)現(xiàn)，只有認為電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的，理論計算的結(jié)果才能跟實驗事實相符。這樣的一份能量叫做能量子。普朗克還認為，每一份能量等于h，其中v是輻射電磁波的頻率，h是一個常量，叫做普朗克常量。實驗測得：h=6.63×10-34J·S（2）愛因斯坦的光子說：光是不連續(xù)的，

5、是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量E跟光的頻率成正比：E=h5.光子說能很好地解釋光電效應.（1）對各種金屬都存在極限頻率0的解釋：不同金屬內(nèi)正電荷對電子的束縛程度不同，因此電子逃逸出來所做的功也不一樣，只有能量E大于使電子逃逸出來所需功的最小值W逸的光子，才能使金屬逸出光電子。（2）對光電效應瞬時性的解釋：金屬中的電子對光子的吸收是十分迅速的。（3）對光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，而隨著入射光的頻率的增大而增大的解釋：入射光頻率不變時光的強度大是指每秒鐘入射的光子頻率一定，數(shù)目較多。由愛因斯坦光電效應方程可說明。愛因斯坦光電效應方程：Ek= h-W（Ek是光電子的最大初動能

6、；W是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。）（4）對在單位時間里從極板射出的光電子數(shù)跟入射光的強度成正比的解釋：入射光的強度大說明每秒鐘入射的光子數(shù)多，故能使更多的電子吸收光子后逃逸出來成為光電子。6.鞏固練習：對愛因斯坦光電效應方程EK= h-W，下面的理解正確的有： A.只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能EKB.式中的W表示每個光電子從金屬中飛出過程中克服金屬中正電荷引力所做的功 C.逸出功W和極限頻率0之間應滿足關(guān)系式W= h0D.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比解：愛因斯坦光電效應方程EK= h-W中的W表示從金屬表面直接逸出的光電子克服金屬中正電荷引力做的功，因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值。對應的光電子的初動能是所有光電子中最大的。其它光電子的初動能都小于這個值。若入射光的頻率恰好是極限頻率，即剛好能有光電子逸出，可理解為逸出的光電子的最大初動能是0，因此有W= h0。由EK= h-W可知EK和之間是一次函數(shù)關(guān)系，但不是成正比關(guān)系。本題應選C。7.總結(jié)：學習這一節(jié)要注意區(qū)分一些主要的概念：光的強度、光子的能量、金屬的逸出功、光電子的最大初動能等入射光的強度（每秒發(fā)射的光子數(shù)）決定了每秒逸出的光電子數(shù)；入射光的頻率是和光電子的最大初動能聯(lián)系著的。人類對于自然現(xiàn)象的認識是螺