第一节光电效应 光子11

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1、贺龙中学物理教研组王伟一、光电效应光子一、教学目标1、知道光电效应的产生条件和规律；2、了解光子说的建立过程；3、了解爱因斯坦光电效应方程；4、了解光电效应的重要应用；5、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、重、难点1、重点：光电效应现象的基本规律、光子说的基本思想和做好光电效应的演示实验2、难点：对光的强度的理解；发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比三、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、教学过程1、复习提问师：什么是受迫振动？生：物体在策动力的作用下的振动是

2、受迫振动。师：为什么说波是传递能量的一种方式？振动的能量与什么有关？生：波是波源发出的振动在介质中的传播；振动具有能量；所以波是传递能量的一种方式。振动的能量与振幅有关。振幅越大，振动能量也越大；但与振动的频率无关。2、引入新课前面学到的光的电磁说揭示了光的电磁波本质，能很好地解释光的干涉、衍射等现象。但是，光的电磁说并不能成功地说明光的所有现象。早在1887年赫兹在作电磁波的实验时，就偶然发现了一个后来被称作光电效应的现象，这个现象使光的电磁说遇到了无法克服的困难。下面先看一个实验。3、新课教学1）光电效应现象[演示]：实验装置见右图。用伦琴射线管照射打磨光亮的锌片，待与锌

3、板相连的灵敏验电器指针张开一30˚角后，有跟丝绸磨擦过的有机玻璃棒靠近锌板，指针偏角会变大，表明：锌板在射线照射下失去电子而带正电。教材上是用弧光灯做实验。与用伦琴射线管比较，用弧光灯实验结果相同，只是效果稍差。这道理等同学们学过本节内容后联系过去的静电知道就容易明白。根据上述现象得出：第4页共4页贺龙中学物理教研组王伟在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象叫光电效应，发射出来的电子叫光电子。（板书）1）光电效应的基本规律——四个结论①产生光电效应的条件类似于上图的实验，用不同的单色光照射某种金属，看看哪些频率的光照射时能产生光电效应。再用不同的单色光照射别的金

4、属，又看看哪些频率的光照射时能产生光电效应。经研究后发现：任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。（请学生看教材上列出的几种金属的极限频率）（可提问：用可见光能不能全速3.9´1014Hz∽7.5´1014Hz）（光电效应的本质是电子捕捉光的能量然后逸出的过程）②光电子最大初动能的决定（研究装置如下图）引导学生分析，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。实验表明：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随差入射光的频率的增大而增大。③光电效应的产

5、生时间即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，就会立即有光电子逸出。也就是说，当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10-9s。（这种现象称作“光电子的瞬时发射”）④光电流强度的决定（研究装置如下图）（伏特表的读数调得较低，用一定强度的光照射金属K，电流表中有一定读数，这时改变K与A之间的电压，使其增大，电流表显示光电流也变大。但是，当K、A间的电压足够高以后，电流表的读数就不变了。这表示，光电效应中产生的光电子已能全部到达A极，所以即使升高电压也没有更多的光电子过来了。实验规定，把这样的光电流叫做这种强度下的入射光的光电流强度。

6、实验中，一次一交改变入射光的强度，一次一次记下“光电流强度”，经研究得到的结论是：）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。2）光的电磁说不能解释光电效应（提醒学生，“不以解释”突出表现在对前三个结论上）①不能解释光电效应的产生条件和决定光电子最大初动能的条件。第4页共4页贺龙中学物理教研组王伟按光的电磁说，光是电磁波，是变化电场与变化磁场的传播。入射光照射金属时，金属中的电子受变化电场的策动力作用而作受迫振动。入射光变强时，振幅应增大，当电子的振幅足够大时，总可挣脱金属束缚而逸出。因此，只要入射光足够强，光电效应总该发生，并且光电子的最大初动能也会随

7、入射光强度的增大而增大，与光的频率无关。可是，研究结果不显示这个结论，而是出现了一个“极限频率”，并且光电子的最大初动能也由入射光的频率决定。①不能解释光电子的瞬时发射按光的电磁说，入射光能量是均匀地传向被照金属表面，对于一个原子大小的面积，要使它获得的能量足以使电子挣脱束缚而逸出金属表面，所需时间是较长的，可以计算出（参看习题4中的参考解答），这时间是数十分钟。可是，实际的光电效应，光电子的发射几乎是瞬时的，与光的电磁说尖锐矛盾。2）光子说爱因斯坦光电光程①光子说简介1900年，德国物理学家普朗克在研