第二节 光电效应与光的量子性
课前自主学习:
一、光电效应、光的波动说的困难
1.定义:光照射在金属表面上时,金属中的电子因吸收光的能量而逸出金属表面的现象.
2.光电效应的特征
(1)任何金属均存在截止频率(极限频率),只有________截止频率,才能引起光电效应.
(2)发生光电效应时,光电流的大小由______决定,______越大,光电流越大.
(3)光电子的最大初动能与入射光的频率成_____关系.
(4)光电效应具有瞬时性,发生时间不超过10-9 s.
3.光的波动说无法解释光电效应现象.
二、光量子概念的提出、光电效应方程
1.光子说:爱因斯坦提出,在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光量子,简称_______
2.光子的能量ε=hν,其中ν指光的______光电效应显示了光的_______
3.光电效应方程:______________
4.光的量子说能很好地解释光电效应现象.
教学目标
1.通过对实验现象的观察,认识光电效应现象,知道光电效应的实验规律。
2.通过自主学习、讨论交流,理解爱因斯坦光电效应方程以及意义。
3.通过对比分析知道光子的概念和能量、动量
4.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方法研究物理问题,验证物理规律。
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以及意义
设计思想:
教学方法 教师启发、引导,学生讨论、交流。
教学资源: 投影片,多媒体辅助教学设备
教学设计:
课本中先介绍光电效应现象,再学习光子说,最后用光子说解释光电效应现象产生的原因。本节内容说明光具有粒子性,从而引出量子论的基本知识。光电效应有如下特点:①光电效应在极短的时间内完成;②入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象;③在已经发生光电效应的条件下,逸出的光电子的数量跟入射光的强度成正比;④在已经发生光电效应的条件下,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。
对于光电效应现象先要求学生记住光电效应的实验现象,然后运用光子说去解释它,这样可以加深学生的理解。学生应该会根据逸出功求发生光电效应的极限频率,可以运用爱因斯坦光电效应方程进行简单计算。
引入新课
问题1:人类对光的本性的认识的发展经历了哪些主要过程?
(多媒体投影,见课件。)
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学生阅读教材、思考,并回答。
小结: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。
新课教学
学习活动一.认识光电效应
实验演示(课件辅助讲述):
用弧光灯照射擦得很亮的锌板,(注意用导线与不带电的验电器相连),使验电 器张角增大到约为 30度时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指针张角会变大。
学生:认真观察实验。
问题:上述实验说明了什么?
学生:表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。
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。
学习活动二:光电效应的实验规律
光电效应实验(有条件可以做,没有条件可以用多媒体播放):
如图所示,光线经石英窗照在阴极上,便有电子逸出----光电子。
光电子在电场作用下形成光电流。
问题1: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
问题2:光电效应实验规律是什么?
① 光电流与光强的关系
饱和光电流强度与入射光强度成正比。
② 截止频率νc ----极限频率
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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ν>νc 时,电子才能逸出金属表面;
当入射光频率ν