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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