联系本站客服加+微信号15139388181 或QQ：983228566 |
视频标签：光电效应,光的量子说
所属栏目：高中物理优质课视频
视频课题：教科版高二物理选修3-5第四章4.2第二节《光电效应与光的量子说》四川省优课
本视频配套资料的教学设计、课件 /课堂实录及教案下载可联本站系客服
第二节《光电效应与光的量子说》
课本中先介绍光电效应现象，在学习光子说，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。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，学生应该会根据溢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。
1、知识与技能
(1)知道光电效应中截止频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾． (2)知道光子说及其对光电效应的解释
(3)掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题．
2、过程与方法：通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力
3、情感、态度与价值观
通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性
重点：光电效应的实验规律 难点：爱因斯坦光电效应方程及意义
多媒体课件及相关教材
一、|回顾光学发展史
◆ 教材分析
◆ 教学目标
◆ 教学重难点 ◆
◆ 课前准备
◆ 教学过程
微粒说：认为光是一种粒子 代表人物：牛顿
光的
电磁说：光是电磁波 提出者：麦克斯韦
二、引入：
1．赫兹首先发现光电效应
2．光电效应现象：观看视频演示，注意一下几个问题：
①视频中实验如何操作②视频中白炽灯和紫外灯照射的现象，能推导出什么结论③光电效应现象是什么？ 三、新课讲授
从.视频现象总结： 一、光电效应
①光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象． ②．光电子：光电效应中发射出来的电子． 二．光电效应的实验规律
(1)存在极限频率对于给定的光电阴极材料，都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率ν0，叫做光电效应的截止频率，亦称为极限频率．只有超过截止频率的光，才能引起光电效应．不同金属材料的截止频率不同．
(2)存在饱和电流：当入射光的频率高于截止频率、光电流出现时，光电流的大小由光强决定，光强越大，光电流越大．
(3)光电子的最大初动能和遏制电压：从阴极发出的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系．
(4)瞬时性：只要光的频率大于截止频率，即使用极弱的入射光，光电子总能立刻(约10
－9
s)发射出来．
三、波动说解释光电效应遇到的困难
波动理论 光电效应实验结果
困难1
光能由振幅决定，与光频率无关，
只要光强足够大（不论入射光的频率多），总可以使电子获得足够的能量从而发生光电效应
如果ν﹤ ν0，无论光强有多大，都不能发生光电效应，光能应由光频率来决定
困难2
光强越大，电子可获得更多能量，光电子的最大初动能也应该越大，遏止电压也应越大。即出射电子的最大初动能应该由光强来决定
光电子的最大初动能、遏止电压都与光强无关，而与频率有关
四、爱因斯坦的光量子概念，光电效应方程
1、光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子称为光子．
2．光电效应方程 (1)对光电效应的说明
在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分用来克服金属的逸出功W，另一部分为光电子的初动能Ek.
(2)光电效应方程 Ek＝hν－W.
问：不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？ 由于同一金属的逸出功相同，而不同频率的光的光子能量不同，由光电效应方程可知，发生光电效应时，逸出的光电子的初动能是不同的．
问．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？
不成正比．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系． 3．爱因斯坦光子理论对光电效应的解释
(1)解释极限频率的存在：光照射到金属板时，光子将能量传递给电子，每个光子的能量为hν，所以一个光子传递给一个电子的能量为hν，电子要脱离原子核的引力，有一个最小能量，最小能量对应发生光电效应时入射光的最小频率，即极限频率．如果小于这一频率，即使增大光强，也不会使电子逸出．这是因为增大光强，只是增加了吸收光子能量的电子数，单个电子吸收的光子能量仍为hν，电子仍不能逸出．
(2)解释光电效应的瞬时性：电子吸收光子的能量时间很短，几乎是瞬时的．如果入射光频率低于极限频率，即使增加照射时间，也不能使电子逸出．因为一个电子吸收一个光子后，在极短的时间内就可以把能量传递给其他粒子，所以电子不可能通过能量积累逸出金属表面．
(3)解释最大初动能与频率的关系：由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋1
2mv2可知，电子
从金属中逸出所需克服束缚而消耗的能量的最小值为逸出功，从金属表面逸出的电子消耗的能量最少，逸出时的动能值最大，称为最大初动能．就其他逸出的电子而言，离开金属时的动能小于最大初动能．最大初动能的大小与光的强度无关，与光的频率有关．
4、光电效应的验证 介绍密立根
困难3
光强大时，电子能量积累的时间就短，光强小时，能量积累的时间就长 当入射光照射到光电管阴极时，无论光强怎样，几乎瞬间就产生了光电子
限时练
1．如图所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一角度，则下列说法中正确的是 ( )
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转 B．用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转 C．锌板带的是负电荷 D．验电器指针带的是负电荷
【解析】 将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板和验电器指针带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A正确．红光不能使锌板发生光电效应．
【答案】 A
2．(多选)对光电效应的理解正确的是( )
A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子
C．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 【解析】 按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、C正确．
【答案】 BC
3．(多选)已知能使某金属产生光电效应的截止频率为ν0，则( ) A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0 C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大 D．金属的逸出功与照射光的频率无关
【解析】 根据截止频率跟逸出功的关系：W0＝hν0，光电效应方程1
2mv2m
＝hν－W0，
判断A、B、D正确．
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
