《光电效应光子》word版

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1、名师辅导教学内容：光电效应光子　　【本课教学目标】　　在20世纪，新科学技术的发展是与我们对微观世界的认识分不开的，而研究微观世界要用到量子论．从本章起，我们就开始学习量子论的初步知识．本章在编写上与过去的教材有所不同，它把光的波粒二象性和玻尔的原子结构理论分别从光的本性和原子、原子核这两部分内容中提出，合在一起成为量子论初步一章，这样做的目的是为了在介绍物质结构的同时更加突出微观粒子的运动规律．　　学习本章要特别注意两点：第一，要从可以直接感知的实验现象经过分析推理，得到不能直接感知的微观结构和微观粒子的运动规律

2、；第二，要建立诸如轨道量子化、能量量子化、光与实物粒子的波粒二象性，以及用概率描述粒子运动等新的概念．　　本章的计算并不复杂，通过计算你要进一步体会有关概念和规律，同时对一些现象所涉及的物理量(如波长、能级差等)的数量级建立感性认识．　　本章内容可以分为三个单元．　　第一单元学习光的波粒二象性，初步接触量子化、二象性、概率波等概念；　　第二单元学习原子结构能级的概念；　　第三单元学习物质波的概念．　　　　【基础知识导引】　　1．理解光电效应中极限频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾．　　2．知道光电效应的瞬时性及其与

3、光的电磁理论的矛盾．　　3．理解光子说及其对光电效应的解释．　　4．理解爱因斯坦光电效应方程并会用来解决简单问题．　　　　【教材内容全解】　　所谓光电效应，就是在光(包括不可见光)的照射下从物体发射出电子的现象．发射出来的电子叫光电子，这一现象是由赫兹首先发现的．　　光电效应的规律：　　(1)每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．　　最初观察到光电效应时，人们认为光是一种电磁波，当它射入金属时，金属内的自由电子会由于变化着的电场作用而振动，如果光足够强，不论光的频率高低，经过一

4、段时间后电子的振幅就会很大，就有可能飞出金属表面，就好像沸腾的水．但是，进一步的研究发现，对各种金属都存在着极限频率和极限波长，如果入射光的频率比金属的极限频率低，那么无论光多么强，照射时间多么长，都不会发生光电效应现象；如果光的频率高于金属的极限频率，即使光不强，当它射到金属表面，也会观察到光电效应现象．　　(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大．　　(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过．　　按照波动理论，如果入射光比较弱，照射时间要长一些，金属中的电子才能积累足够的能量

5、，飞出金属表面．可是事实不是如此，只要光的频率高于金属的极限频率，光的强度无论强弱，光电子的产生都几乎是瞬时的，不超过．　　(4)当入射光的频率大于金属的极限频率时，光电流的强度(光电子数目)与入射　　光的强度成正比．　　1900年，德国物理学家普朗克在研究中发现，只有认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，理论计算的结果才能和实验的事实相符．这样的一份能量叫做能量子．普朗克还认为，每一份能量等于hv，其中v是辐射电磁波的频率,h是一个常量，叫做普朗克常量，实验测得：．　　爱因斯坦在普朗克的启发下提

6、出在空间传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，光子的能量E，跟光的频率成正比，即：E=hv(h为普朗克常量)，这个学说就是光子说．　　理解：每个光子的能量只决定于光的频率，而光的强弱则反应了单位时间内射到单位面积上的光子数的多少．　　用光子说对光电效应有很好的解释：光子照射到金属上，它的能量可以被金属中的某个电子吸收，电子吸收光子后，能量增加．如果能量足够大，电子就能克服金属内正电荷对它的吸引力，离开金属表面，成为光电子．而不同的金属对电子的束缚能力不同，因此电子飞出时所做的功也不一样，如果光

7、子的能量E小于使电子飞出来所需功的最小值W，那无论光多么强，照射时间多么长，也不能使电子飞出，这就解释了为什么存在极限频率．而且电子对光子的吸收是十分迅速的，这就解释了光电效应的瞬时性．　　光电效应中，金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功，某种金属中的不同电子，脱离这种金属所需的功不一样，使电子脱离金属所做的功的最小值叫做这种金属的逸出功W．入射光照射金属发生光电效应现象，若光子的能量hv大于金属的逸出功W，光电子飞出时就具有了一定的动能，如果用表示动能最大的光电子所具有的动能就可推导出光电效应

8、方程：．　　　　【难题巧解点拨】　　光电效应是本章的重点知识，重点掌握光电效应现象和光电效应规律，光电效应的规律是从实验中总结出来的，规律本身比较抽象，只有通过光子说的圆满解释才能深刻理解，学习规律时应与光子说结合起来．用光子说解释光电效应规律时，可以借助下面两条假设：　　(1)设想当光射到金属表面时，金属中的一个电子只有吸收一份光子的能量，一个光子的能量也