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【高中物理】高三物理教案光电效应
【高中物理】高三物理教案光电效应
教案的光电效应
光电效应
三维教学目标
1、与技能
(1)通过实验了解光电效应的实验规律。
(2)知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
(3)了解康普顿效应和光子动量
2、过程与:经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的研究物
理问题,验证物理规律。
3.情感、态度和价值观:欣赏大自然的神奇与和谐,培养对科学知识的好奇心和渴求,
愿意探索大自然的奥秘,体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
教学重点:光电效应的实验规律
教学难点:爱因斯坦光电效应方程及其意义
教学方法:启发、引导,讨论、交流。
教学设备:投影胶片、多媒体辅助教学设备
(一)引入新课
回顾过去,总结人类对光的本质理解的发展过程?
(多媒体投影,见课件。)光的干涉、衍射现象说明光是电磁波,光的偏振现象进一步
说明光还是横波。19世纪60年代,麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而,
出人意料的是,正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候,又发现了用波动说无法
解释的新现象——光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的研究,使得人们对光的又
一本质性认识得到了发展。
(二)开设新课程
1、光电效应
实验演示1:(课件辅助叙述)用弧光灯照射抛光锌板(注意电线与不带电的验电器
连接),将验电器的开启角度增加到30度左右,然后用擦丝的玻璃棒靠近锌板,验电器
的指针开启角度将变大。上面的实验说明了什么?(这表明锌板在辐射下失去电子并带正
电荷)
概念:在光(包括不可见光)的照射下,从物体发射电子的现象叫做光电效应。发射出
来的电子叫做光电子。
2.光电效应的实验规律
(1)光电效应实验
如图所示,当光线通过石英窗照射到阴极上时,电子逃逸——光电子。光电子在电场
的作用下形成光电流。
概念:遏止电压,将换向开关反接,电场反向,则光电子离开阴极后将受反向电场阻
碍作用。当k、a间加反向电压,光电子克服电场力作功,当电压达到某一值uc时,光电
流恰为0。uc称遏止电压。
根据动能定理,有:
(2)光电效应实验规律
①光电流和光强度之间的关系:饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。
②截止频率νc极限频率,对于每种金属材料,都相应的有一确定的截止频率
νc,当入射光频率ννc时,电子才能逸出金属表面;当入射光频率ννc时,无论光
强多大也无电子逸出金属表面。
③光电效应是瞬时的。从光照到光电子逸出的时间小于10-9秒。
3、光电效应解释中的疑难
经典理论无法解释光电效应的实验结果。
经典理论认为,按照经典电磁理论,入射光的光强越大,光波的电场强度的振幅也越
大,作用在金属中电子上的力也就越大,光电子逸出的能量也应该越大。也就是说,光电
子的能量应该随着光强度的增加而增大,不应该与入射光的频率有关,更不应该有什么截
止频率。
光电效应实验表明,饱和电流不仅与光强有关,而且与频率有关,光电子的初始动能
也与频率有关。只要频率高于极限频率,即使光强度很弱,也会有光电流;当频率低于极
限频率时,无论光强度有多强,都没有光电流。
光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上,吸收能量要时间,即需能量
的积累过程。
为了解释光电效应,爱因斯坦在能量假设的基础上提出了光子理论和光量子假设。
4、爱因斯坦的光量子假设
(1)满足
光不仅在发射和吸收时以能量为hν的微粒形式出现,而且在空间传播时也是如此。
也就是说,频率为ν的光是由大量能量为e=hν的光子组成的粒子流,这些光子沿光的
传播方向以光速c运动。
(2)爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量,一部分消耗在电子逸出功w0,另一部
分变为光电子逸出后的动能ek。由能量守恒可得出:
W0是电子从金属表面逃逸所需的功,称为逃逸功。Wk是光电子的最大初始动能。
(3)爱因斯坦对光电效应的解释
①光很强,光子的数量很大,释放的光电子也很大,所以光电流也很大。
②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出,所以不需
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