第二十二章光电效应光子.doc

17.2 光的粒子性 　　一、教学目标： （一）知识目标： 1，知道光电效应，通过实验了解光电效应实验规律。 2.了解爱因斯坦光子说，并能够用它来解释光电效应现象。 3.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并能利用它解决一些简单问题。 　　（二）能力目标： 　　培养学生观察能力、分析能力，对实验事实加以解释的能力． 　　（三）情感目标： 　　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． 练习1：一束单色红光照射到光电管上产生光电流，请在图上大致画出电路中的光电流与光电管两端所加的电压的关系。 【问题六】加了遏止电压后，如果再增大入射光的强度，电路中有没有光电流？如果增大入射光的频率，电路中有没有光电流？ 学生回答： 教师解答：同学们的分析会与实验结果一致吗？我们一起来阅读科学家的结果。 引导看书：遏止电压和截止频率（P31）。 教师讲解：（1）实验表明，对于一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的；入射光频率改变，遏止电压也改变，频率增大，遏止电压也变大；即光电子的能量只与入射光的频率有关，与强度无关。 （2）当入射光的频率vC减W0：电子脱离金属时克服阻力所做的最小功 【问题九】经典电磁理论表明，能量具有连续性，当光持续照射时，电子要持续吸收能量，这样电子能量赿积赿多；用这个理论来解释光电效应的实验规律，哪些地方发生了矛盾（或者无法解释）？ 光电效应实验规律 经典电磁理论认为 能否解释 规律一：光赿强，逸出的光电子越多 饱和光电流 光赿强，逸出的光电子越多 能 不能 规律二：遏止电压与光的频率有关，与强弱无关 存在截止频率 遏止电压与光的强弱有关 不应存在截止频率 不能 不能 规律三：具有瞬时性 产生光子的时间可以很长 不能 教师讲解：我们发现，当经典电磁理论无法解释光电效应实验规律，当时的科学家是如何面对的？其中有一个伟大的物理学家爱因斯坦，他是理论物理学家，一生很少做实验，为了解释光电效应的实验规律，他接受并发展了普朗克的能量子观点，提出了光子说，从而成功解释了光电效应规律。 普朗克的能量子观点：电磁波辐射或吸收能量时，以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。最小能量值称为能量子 爱因斯坦的光子假说不是普朗克能量子观点的简单移用，而是大踏步的进步。表现在二个方面：一是完全接受量子观点，二是发展了量子化观点，认为光不仅在发射和吸收时是不连续的，而且光本身就是不连续的。（波动理论认为能量是连续的，与频率无关） 类比：牛顿第一运动定律的建立。 （板书）光子：一个个不可分割的能量子，光子能量为 光照射金属，金属中的电子要吸收一个光子获得能量，请同学用能量守恒定律来解释电子逸出过程？ （板书）爱因斯坦光电方程： 方程中Ek为光电子的最大初动能，为一个光子的能量，W0为金属的逸出功。 思考：，能否说成光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。 【问题十】如何应用爱因斯坦的光子说来解释光电效应的实验规律。 学生讨论，来回答解释光电效应的实验规律。 解释：（1）当，才能发生光效应，有截止频率的存在；截止频率，截止频率由金属的逸出功决定，与入射光无关。 光照频率一定，对一定的金属，光电子逸出的最大初动能一定，由知，其遏止电压一定，即有遏止电压的存在。遏止电压为，可知，遏止电压由入射光的频率和金属的逸出功决定。对同金属，频率越大，遏止电压赿高。 （2）电子一次性吸收一个光子的能量，不需要时间累积，具有瞬时性。 （3）光强一定，光子数一定，从金属表面逸出的光电子数一定，饱和电流一定。光赿强，饱和电流越大。 教师：光子既然是一种粒子，除了有能量外，同样有动量。 练习3：观察几种金属的逸出功和极限频率，回答下列问题： 金属 钨 钙 钠 钾 铷 vc/×1014Hz 10.95 7.73 5.53 5.44 5.15 W0/eV 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13 （1）某光恰能使金属钠发生光电效应，那么能使表格内哪些金属发生光电效应? （2）表中哪种金属最易发生光电效应? 例题：学生自学，分组讨论。 （三）课堂小结 （四）布置作业 阅读材料： 一、光电效应的发展历史和光电效应有关的诺贝尔物理奖 1. 1887年 赫兹(H.Hertz)在研究电磁场波动性质时无意中发现光电效应的现象。 2. 1899年 J.J.汤姆孙(J.J.Thomson,1856-1940)测量光电流的荷质比，肯定光电流和阴极射线同样都是高速运动的电子，汤姆生1906年得诺贝尔奖。 3. 1900年 勒纳德 (Lenard,1862-1947)发现改变光的强度对截止电压没有影响，1902 提出触发假说，1905年得诺贝尔奖。 4. 1905年爱因斯坦(Einstein)提出光量子理