高中物理17.2光的粒子性第1課時教學(xué)案新人教版選修

1、光的粒子性 課 題172 光的粒子性第 1 課時計(jì)劃上課日期：教學(xué)目標(biāo)1通過實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。3了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動量教學(xué)重難點(diǎn)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律、愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義教學(xué)流程內(nèi)容板書關(guān)鍵點(diǎn)撥加工潤色（一）引入新課提問：回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對光的本性的認(rèn)識的發(fā)展過程？（多媒體投影，見課件。）學(xué)生回顧、思考，并回答。教師傾聽、點(diǎn)評。光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步說明光還是橫波。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)。然而，出人意料的是，正當(dāng)人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發(fā)現(xiàn)了用波

2、動說無法解釋的新現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象。對這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問題的研究，使得人們對光的又一本質(zhì)性認(rèn)識得到了發(fā)展。（二）進(jìn)行新課1光電效應(yīng)教師：實(shí)驗(yàn)演示。（課件輔助講述）用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連），使驗(yàn)電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會變大。學(xué)生：認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)。教師提問：上述實(shí)驗(yàn)說明了什么？學(xué)生：表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。概念：在光(包括不可見光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫做光電子。2光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出-

3、光電子。光電子在電場作用下形成光電流。概念：遏止電壓將換向開關(guān)反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值 Uc 時，光電流恰為0。 Uc稱遏止電壓。根據(jù)動能定理，有（2）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律 光電流與光強(qiáng)的關(guān)系飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。 截止頻率c -極限頻率對于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率c 。 當(dāng)入射光頻率c 時，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率 c時，無論光強(qiáng)多大也無電子逸出金屬表面。 光電效應(yīng)是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間10-9s。3光電效應(yīng)解釋中的疑難經(jīng)典理論無法解釋光電效應(yīng)

4、的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時，無論光強(qiáng)再大也沒有光電流。光電效應(yīng)具有瞬時性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。為了解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦在能量子假說的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。4愛因斯坦的

5、光量子假設(shè)（1）內(nèi)容光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為h的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為 的光是由大量能量為 E =h的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動。（2）愛因斯坦光電效應(yīng)方程在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽?Ek 。由能量守恒可得出：W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功Wk為光電子的最大初動能。（3）愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋：光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。 從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關(guān)系從光