2017教科版高中物理选修（3-5）第2节《光电效应与光的量子性》word学案.docVIP

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。） 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 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ν νc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。从光开始照射到光电子逸出所需时间10-9s。 学习活动三．光电效应解释中的疑难 问题：光电效应现象与经典理论之间产生了什么矛盾？ 学生阅读教材： 小结：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，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电