【優(yōu)品】高中物理3-5-優(yōu)品 17.2 光的粒子性（第1課時(shí)） 課件

1、 2 光的粒子性（1）1. 知道光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電子的概念。2. 了解光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件。了解愛因斯坦的光子說。4. 了解飽和電流、遏止電壓和截止頻率，理解光電效應(yīng)的規(guī)律5. 理解愛因斯坦光電效應(yīng)方程，會(huì)用光電效應(yīng)方程解決簡單問題。學(xué)習(xí)目標(biāo) 首先通過物理學(xué)史，引入新課內(nèi)容光的粒子性。通過光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，得出光電效應(yīng)的概念，接著通過視頻，觀察光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律，和學(xué)生共同總結(jié)出光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的三條規(guī)律。又通過“無法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來解釋光電效應(yīng)”，提出三個(gè)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的問題，引出愛因斯坦的光電效應(yīng)方程。最后通過光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證的介紹，驗(yàn)證了愛因斯坦的光電效應(yīng)方程理論的正確性，并且補(bǔ)充了光

2、電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用。 在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，利用視頻演示了鋅板在紫外光和白熾燈照射下發(fā)生的現(xiàn)象，使學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣。并通過展示原理圖，讓學(xué)生了解光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的原理和規(guī)律。在介紹愛因斯坦的光電效應(yīng)方程理論的時(shí)候，可以結(jié)合學(xué)生以往對功能關(guān)系的學(xué)習(xí)，進(jìn)而得出矛盾的觀點(diǎn)，引出光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證，并通過光控繼電器和光電倍增管的例子，說明光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用，使學(xué)生能結(jié)合生活生產(chǎn)活動(dòng)，聯(lián)系物理的理論學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)思路托馬斯楊 光的干涉菲涅爾 光的衍射馬呂斯 光的偏振19世紀(jì)初期，光的波動(dòng)說占主導(dǎo)地位 19 世紀(jì) 60 年代和 80 年代，麥克斯韋和赫茲先后從理論上和實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)了光的電磁波本質(zhì)

3、，光的波動(dòng)理論似乎已經(jīng)完美了。 不斷發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識新現(xiàn)象，進(jìn)而理解事物的本性，這是一切科學(xué)發(fā)展的必由之路。人類對光的認(rèn)識也是如此。重新提出“光的粒子性”，恰恰展示了曲折的認(rèn)識過程?？茖W(xué)在這里又一次轉(zhuǎn)折新課導(dǎo)入 把一塊鋅板連接在驗(yàn)電器上，并使鋅版帶負(fù)電，驗(yàn)電器指針張開。用紫外線燈照射鋅板，觀察驗(yàn)電器指針的變化。 光電效應(yīng) 驗(yàn)電器指針的張角先變小后變大，表明鋅版在紫外線燈照射下失去電子而帶正電。新課講授定義：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流。 一、光電效應(yīng)現(xiàn)象 1887年，赫茲在研究電磁波的實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)，接收電路的間

4、隙如果受到光照就更容易產(chǎn)生電火花。這就是最早發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)。 后來經(jīng)過湯姆遜等多名科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)研究，證實(shí)了這個(gè)現(xiàn)象，即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出，這個(gè)現(xiàn)象就叫光電效應(yīng)。光電效應(yīng)規(guī)律科學(xué)視野二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1. 存在飽和電流 光照不變，增大 UAK，電流表G 中電流達(dá)到某一值后不再增大，即達(dá)到飽和值。 因?yàn)樵诠庹諚l件一定時(shí)，K 發(fā)射的光電子數(shù)目一定。電壓增加到一定值時(shí)，所有光電子都被陽極A吸收。 實(shí)驗(yàn)表明：入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。陽極陰極光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子做減速運(yùn)動(dòng)。若當(dāng)所加電壓U = 0 時(shí)，電流I 0，因

5、為電子有初速度，會(huì)飛到陽極A。在兩極間加上反向電壓，如圖所示。則 I = 0，式中 Uc 為遏止電壓2. 存在遏止電壓和截止頻率遏止電壓 Uc ：使光電流減小到零的反向電壓EEUFKA速率最大的是 c最大初動(dòng)能光電流與電壓的關(guān)系IIs1Uc1OU黃光(強(qiáng))黃光(弱)遏止電壓飽和電流藍(lán)光Uc2Is2Is3實(shí)驗(yàn)表明：對于一定顏色(頻率)的光, 無論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓是一樣的。光的頻率 改變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變。光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。截止頻率：對于每種金屬，都有相應(yīng)確定的截止頻率 c 。 當(dāng)入射光的頻率 c 時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光的頻率 W0 時(shí)

6、，才有光電子逸出，vc= W0 /h 就是光電效應(yīng)的截止頻率 。光電效應(yīng)顯示了光的粒子性4. 光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證 美國物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在 1915 年證實(shí)了愛因斯坦方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確性。 愛因斯坦由于對光電效應(yīng)的理論解釋和對理論物理學(xué)的貢獻(xiàn)獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。科學(xué)視野放大器控制機(jī)構(gòu) 可以用于自動(dòng)控制，自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。五、光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用1. 光控繼電器 可對微弱光線進(jìn)

7、行放大，可使光電流放大 105 108 倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。2. 光電倍增管1. 光電效應(yīng)現(xiàn)象2. 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律4. 愛因斯坦的光電效應(yīng)方程3. 光電效應(yīng)解釋中的疑難5. 光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用課堂總結(jié)1. 在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度，如圖所示，這時(shí) ( )A. 鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B. 鋅板帶正電，指針帶正電C. 鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D. 鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電B課堂測試A+2. 一束黃光照射某金屬表面時(shí)，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是( ) A. 延長光照時(shí)間 B. 增大光束的強(qiáng)度 C. 換用紅光照射 D. 換用紫光照射D3. 根據(jù)圖所示研究光電效應(yīng)的電路，利用能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)的兩種（或多種）已知頻率的光來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，怎樣測出普朗克常量？根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明實(shí)驗(yàn)步驟和應(yīng)該測量的物理量，寫出根據(jù)本實(shí)驗(yàn)計(jì)算普朗克常量的關(guān)系式。解：當(dāng)入射光頻率分別為 1、2 時(shí)，測出遏止電壓 U1、U2，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得聯(lián)立上兩式，解得其中 e 為電子的電量，測出 U1與 U2就可測出普朗克常量實(shí)驗(yàn)步驟：(1) 將圖電路圖電源正負(fù)對調(diào)，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭滑至最左邊，用頻率為 1 的光照