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视频标签：光的粒子性
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视频课题：新人教版高中物理选修三《17.2光的粒子性》新疆 - 伊犁
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新人教版高中物理选修三《 17.2 光的粒子性》新疆 - 伊犁
17.2 光的粒子性
教学目标
1、知识与技能
（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。
2、过程与方法：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。
3、情感、态度与价值观：领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能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以及意义 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：多媒体辅助教学设备 教学过程：
第一节 科学的转折：光的粒子性 （一）引入新课
回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？ （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）进行新课 1、光电效应 实验演示1：（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。上述实验说明了什么？（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。
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2、光电效应的实验规律 （1）光电效应实验
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。
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
实验结论1：
1. 存在饱和电流，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多
2. 存在遏制电压 ，且跟光的频率有关 ，与光强无关 ，进而说明逸出光电子的最大初动能与光频率有关，与光强无关
3. 存在截止频率，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。 4. 光电效应具有瞬时性
3、光电效应解释中的疑难
学生活动：看课本思考两个问题： 1.什么是逸出功？
2.经典电磁理论在哪些方便与实验结论矛盾？
使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。
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为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。
4、爱因斯坦的光量子假设 （1）内容
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为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功。Wk为光电子的最大初动能。
（3）爱因斯坦对光电效应的解释
①光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。 ②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。
③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系 ④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：h
Wc0
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。
实验结论 经典电磁理论 对比 入射光的越强，饱和电流越大 强度越大，逸出的光电子数越多，光电流越大
吻合 遏止电压只与频率有关，而与强度无关。 遏止电压应与入射光的强度有关。
不符 存在截止频率γc 当入射光频率低于截止频率，不能发生光电效应 如果光较弱，只要积累足够长时间，电子获得足够能量就会形成光电子
不符 光电效应具有瞬时性 能量可以随时间积累 不符 0
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课堂练习：
1、光电效应的实验结论是：对于某种金属( )
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
2、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( ) A．甲光的频率大于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
课堂总结：
1、光电效应
2、光电效应实验规律 3、爱因斯坦光电效应方程
作业布置：
练习册
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