第一节光电效应 光子01

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1、从今天起，我们的物理又要进入一个新的领域。过去，我们把物理分为五大体系：力学、热学、电磁学、光学和原子物理，但是，随着时代的发展，人们对于各个体系的研究还在深入，不停地在取得新的成就。这其中又以物理光学、原子物理领域和前沿物理的联系要紧一些。前沿的研究在深入，大学、中学物理对于它们的介绍也必然要随之增多，不然就会造成脱节的局面了。因此，在中学物理中，象过去一样对于原子物理只是介绍一点皮毛的状况也就不复存在了。教材将部分物理光学知识、量子论的知识、原子物理的知识、相对论的基本观点概括起来，构成一个新的体系，叫做《近代物理初步》。我们这里先

2、看第一章——第二十一章量子论初步量子论是一种和经典物理完全不同的理论体系。简单地说，量子就是一物质存在（或运动）的一种不连续的状态。但是，由这种革命性的观点所引发的动力学方程的更新、动量和能量方程的更新，以及数学处理方法的更新等等，其内容确实相当丰富的，也是相当复杂的。尤其是数学语言的复杂，致使量子论成了一门高深的科学，即便是在大学，也会令很多满怀雄心壮志的学子们望而却步。正因为如此，我们在这短短的五节内容中，仅仅是介绍这个全新观点的来龙去脉和主要内容，而并不涉及数学语言的描述，当然也没有定量物理规律的展示。希望大家以一个轻松的心态迎接

3、本章的学习。本章可以分为三个单元。第一单元包括第一节和第二节，完善物理光学中与量子论有关的部分。第二单元就是第三节，从微观空间解释光量子存在的理由。第三单元就是第四、第五节（第五节还是选修），介绍量子论的主要观点。显然，教材对于为什么要推出量子论安排了更多的内容，而对量子论本身则讲得并不多。§21~1光电效应&光子【教学目的】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【教学重点】1、理解光电效应

4、是光具有粒子性的重要证明2、知道光子说的重要观点【教学难点】1、光子说解释光电效应中极限频率的存在2、光子说解释光电效应的瞬时性【教具】弧光灯、锌板、验电器。【课时安排】2课时【教学过程】○、复习&引入复习提问1：光的波动性有哪些体现？学生：干涉、衍射和偏振。复习提问2：光的波动性有哪些观点？学生：光是电磁波、B矢量和E矢量垂直、横波、和红外线、紫外线…构成电磁波谱。复习提问3：光的颜色是由什么决定的？学生：频率。复习提问4：光的强度是由什么决定的？学生：振幅。引入新课：简谐运动的能量（总能）怎么表达？（学生：kA2。）波传递能量的多少

5、会与哪些因素相关呢？（学生：频率、振幅。）那么，光作为一种波，其传递能量时是不是具有同样的特点呢？一、光电效应光传递能量的例子有——阳光照在热水器上…激光雕刻、激光手术…下面再看一个例子：将弧光照射在（擦亮的）锌板上，会有什么现象发生呢？演示：教材P41图21-1所示实验。a、先仅照射锌板（☆学生观察…）我们发现，锌板既没有被切割，也没有产生的明显的热效应。但是，用导线将锌板与验电器相连，会发现——b、再连接验电器（☆学生观察…）这说明什么问题呢？★板图（图21-1）分析…（注意与电子的常规发射应具备的条件进行对比。）光电效应：在光的照

6、射下物体发射电子的现象。光电效应发射出来的电子叫光电子。按照波动说关于能量解释，要使光电效应明显，可以采取什么措施？☆学生：改变光的颜色（使频率更大）；改变光的强度；增加光的照射时间。然而——事实证明，只有前两个措施才是可行的。而且，当光的频率小于某值时，光的强度再大也没有作用！这就是光电效应的第一个规律：1、极限频率的存在。对于不同的金属，极限频率各不相同，大家参照教材P42的表格…光电效应的其它规律还包括——2、光电子的数目随光强的增大而增大。但光电子的动能与光强没有关系。3、光电子的（最大）初动能随光的频率增大而增大。4、光电效应

7、的产生几乎不需要时间累积，只要在10－9s的时间内就可以发生。请同学们想一想，这些规律能用光的波动说关于能量传递的观点解释吗？（★逐一展示矛盾所在…）二、光子为了解释这种现象，爱因斯坦提出了一种光的全新的假说——光量子说，简称光子说。与量子相关的物理学叫量子物理学，它是理论物理中最难、最深奥的部分，是不是说量子就是一个太不可亲近的模型呢？什么是量子？简捷地说，量子就是不连续的状态，它们常常是整数的函数。与量子相对立的就是连续。在经典世界里，人们通常认为所有的物理量都是连续的，但是，当人们进入现代物理领域，才发现大量的过程并非如此。也就是

8、说，量子规律是一个普遍的存在。——而且，在爱因斯坦之前，德国物理学家弗朗兹·普朗克就已经在研究黑体辐射时发现，黑体辐射的能量并不是连续的，而是一份一份地将能量向外传递。于是，普朗克最先将最小的、不可分割的能