《光电效应》教案

第一篇：《光电效应》教案

光电效应 教案示例

一、教学目标：

（一）知识目标：

1、了解光电效应的产生条件、规律及光子学说．

2、了解光的量子性，会用光子说解释光电效应现象．

（二）能力目标：

1、培养学生观察能力、分析能力，对实验事实加以解释的能力．

（三）情感目标：

1、引导学生探索知识之间的联系，渗透了“当理论与新的实验事实不相符时，要根据事实建立新的理论”——即实践是检验真理的唯一标准的科学思想．

二、教学用具：光电效应演示器，应急灯，紫外线灯，X射线管，感应圈，灵敏检流计．

三、教学重点和难点：从实验现象总结出光电效应的规律，经典理论在解释光电效应遇到的困难．

四、课堂总体设计：

发挥教师的主导作用，以演示实验为基础，逐步引导学生通过对演示现象的观察，得出光电效应的规律．通过对经典波动理论无法解释光电效应的分析，培养学生运用已知知识分析新的事验事实的能力，让学生进一步体会到实践是检验真理的唯一标准．

五、教学过程：

（一）课题引入

前几节课我们了解了人们在研究光的本性过程提出的几种有代表性的学说．（由于前面几节内容已经涉及了光的微粒说和波动说的发展过程，可以简单回顾）自从麦克斯韦提出光的电磁说，赫兹又用实验证实了麦克斯韦的理论后，光的波动理论发展到了完善的地步．可是，光电效应的发现又给光的波动理论带来了前所未有的困难．今天我们就来通过实验研究光电效应的规律，并且通过分析光电效应的规律弄清为什么波动理论无法解释光电效应现象．

（二）新课进行．

1、介绍实验装置——演示实验——观察分析实验现象

这一阶段介绍什么是光电效应．从演示入手，引导学生观察并分析实验现象，为下面的研究光电效应规律作准备．

介绍一下光电效应实验装置．（分别介绍锌板、铜网、高压电源、检流装置，一边介绍，一边在黑板上画出整个装置的示意图）

介绍装置后画出装置示意图——将具体的较复杂的实验装置变为简明的板画，突出了原理，有助于后面对实验事实的进一步分析．

问题1：把高压电源接通，检流装置接上，为什么检流计不发生偏转?

（电路还处于断开状态．锌板和铜网之间．中间是空气，不能导电．）

问题2：现在让我们用紫外线照射锌板，（介绍紫外线灯，用紫外照射锌板，检流计指针偏转）．观察用紫外线照射锌板时，看到了什么现象?为什么会出现这种现象?

（看到检流计指针发生了偏转，说明电路中出现了电流．）

问题3：分析电流可能是哪种原因产生的?

（可能是紫外线使空气电离，也可能是紫外线使锌板飞出了电子．）

教师用铜板代替锌板，则指针不会发生偏转，这样，排除排除了空气被电离的可能性．

通过实验现象总结：锌板在紫外线的照射下，飞出了电子，这种物体在光照下有电子飞出的现象叫光电效应；在光照下从物体中飞出的电子叫光电子，电路中的电流叫光电流．

（板书：光电效应，光电子，光电流）（板画：光电效应的形成过程）

2、研究光电效应的规律

用应急灯的可见光照射锌板，而后用X射线照射锌板，由于用可见光照射时无电流，用X射线照射时有电流．指出：可见光频率较低，不能发生光电效应，X射线频率较高，可以发生光电效应．

教师总结：可见光，紫外线，X射线都是电磁波，只是频率高低不同．用不同频率的各种电磁波照射同一种金属板，发现，当频率低到一定程度后，不论怎样增大入射光强度，怎样延长照射时间，都无法发生光电效应．这一频率界限就叫极限频率．

（板书：

二、规律：任何一种金属，都存在极限频率生光电效应．），只有当入射光

时，才能发

问题4：发生光电效应时，若将高压电源去掉，检流计中仍能发现有电流通过．这说明什么呢?

（飞出的电子不需要加速电压，能从锌板飞向铜网．这也说明飞出的电子具有一定的初速度，具有一定的初动能．）

问题5：光电子的这一初动能是从哪里来的呢?

（从入射光中获得．用不同的光——不同频率，不同光强——照射同一金属．发现：光电子的最大初动能增大．）与入射光强度无关，只与入射光频率有关，并且随入射光频率的增大而

（板书：

2、光电子的最大初动能这是光电效应的第二条规律．

与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大），让学生观察在能发生光电效应的情况下，从光照开始到光电效应发生，需要的时间长短．

（用X射线照射锌板，让X射线不断地断、续照射，检流计指针的偏转也断、续发生）

问题6：大家看到的现象说明了什么问题?

（光电效应发生非常快．科学家用仪器测出了光电效应的发生时间，在s以下．在这段时间中，光只能通过约20-30cm的距离．可以说光电效应的发生几乎是瞬时的．）

板书（3、光电效应的发生几乎是瞬时的．）

教师讲解：通过研究的光电效应的第二条规律中，我们知道入射光强不影响光电子的最大初动能．

问题7：入射光强不影响光电子的最大初动能，那么入射光强可以对什么发生影响呢?

（把紫外线管靠近锌板，改变紫外线管与锌板的距离，检流计指针偏转幅度相应地发生变化）这个现象说明什么?（说明入射光强度增大时，光电流强度也增大．精确的实验表明，光电流强度与入射光强度成正比关系，这是光电效应的第4条规律．）

（板书：

4、光电流随入射光强度的增大而增大．）

通过对实验现象的观察、分析，得出了光电效应的规律．通过阅读课本，让学生熟悉这4条规律．看表格思考下列问题：

（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使课本中表格内哪些金属发生光电效应?

（2）表中哪种金属最易发生光电效应?

（3）为什么各种金属的极限频率不同?）

3、波动理论在解释光电效应时的矛盾

为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？从光电效应的发生过程来看，电子吸收入射光能量后才能挣脱原子核的束缚，所以我们应从能量的角度来分析光效应．光的波动理论是这样描述光的能量的：（1）能量是连续的；（2）振幅（光强）越大，光能越大，光的能量与频率无关．大家想一想，波动理论为什么无法解释光电效应的规律?

（1）我们先来分析第一条规律：存在极限频率．

按波动理论，不论什么频率的光，只要光强足够大，就应该发生光电效应，不应存在极限频率．

（板书：波动理论的困难：

1、不应存在极限频率）

（2）波动理论能解释光电子的最大初动能与入射光强无关吗?

按波动理论，入射光强越大，光能越大，飞出的光电子初动能就应越大．事实是光电子的最大初动能仅与入射光频率有关．

（板书：

2、光电子最大初动能的大小应与光强有关，与无关）

（3）光电效应几乎是瞬时发生的．也就是说，不论入射光强多么弱，只要，就立即能发生光电效应．光太弱时，按波动理论，要达到使光电子飞出的能量，要有一个能量积累过程．事实上光电效应几乎瞬时发生说明一旦发生光电效应，几乎不需要能量的积累过程．（板书：

3、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生）

（4）波动理论能够解释第四条规律——随着光强的增大，光电流也在增大．

通过上面的分析，光的波动理论在解释光电效应时遇到了巨大的困难．后来，爱因斯坦在普朗克量子化理论的启发下，提出了光子学说．

4、光子说

阅读课文分析：

问题8：光子说与波动理论的主要区别是什么?

（光子说认为能量是一份一份的，与频率有关，而波动说认为能量是连续的，与频率无关．）

普朗克认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的进行的，理论计算的结果才能和实验事实相符，这样的一份能量叫做能量子，普朗克还认为每一份能量等于，其中叫做普朗克常量，实验测得：

普朗克将物理学带进了量子世界，受到普朗克的启发，爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，光子的能量跟光的频率成正比，即：

这个学说后来就叫做光子说．（关于光子说的内容可以让学生自学）

光子说的这两点实际上是针对波动理论的两大要害提出的．爱因斯坦当时在实验事实还不是很充分的时候，提出了光子说，是对科学的重大贡献．这也说明理论与新的实验事实不符时，要根据事实建立新的理论，因为实践是检验真理的唯一标准．

5、光电效应方程

（1）光电效应中，金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功，某种金属中的不同电子，脱离这种金属所做的功也不一样，使电子脱离某种金属所做的功的最小值叫做这种金属的逸出功．（板书：

1、逸出功）

（2）如果入射光子的能量大于逸出功，那么有些光子在脱离金属表面后还有剩余的能量——也就是说有些光电子具有一定的动能，就有下面的关系：

这个关系式通常叫做爱因斯坦光电方程．

（板书：爱因斯坦光电效应方程：）

这部分内容对一般学生只需简单介绍，对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义．

第二篇：光电效应教案

说明：我暑假辅导学生，讲到光电效应，看现在的课本内容，我自己都不懂。我根据老课本内容编写了此教案，发给你，供参考。

光电效应教案 第一部分 预备知识

一、电磁波

1.电磁波：在空间传播着的交变电磁场。

2.电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。3.光是一种电磁波。

我们通常所说的光包括可见光、不可见光：红外线和紫外线。

二、光

1.光是电磁波，有三个基本量：光速=波长乘频率c 光速：光传播的速度。

波长：光源振动一个周期，光传播的距离。频率：光源振动具有一定的频率，每秒振动的次数。

光的频率不同，对可见光来说颜色不同。

2.光的强度：光的强度指单位时间内照射到单位面积上的总能量。

或者说，光子数越多，光的强度就越大。第二部分

光电效应

一、实验基本现象

光照射到金属板上，有光电子逸出。

对每一种金属有一个逸出功，即外层电子脱离金属原子核束缚需 要做的功。对应这个逸出功有一个截止频率whc（极限频率）。

二、光电效应四条规律

1.每种金属都有一个截止频率，当入射光的频率低于这个截止频率时不发生光电效应。

2.光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大，跟入射光的强度无关。

金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值，叫最大初动能。

3.光电效应几乎是瞬时发生的，一般不超过10-9秒。

4.在入射光频率不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，即单位时间内发射的光电子数越多。

说明：（1）饱和光电流，在光照条件不变时，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值。

（2）（反向）遏止电压：使光电流减少到零的反向电压。

eUc1mevc22

（3）这四条规律是从实验中总结出来的，经典电磁理论无法解释。

三、光电效应方程 1.光子说

在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子。

光子的能量h

（h为普朗克常量）3.表达式

hEkw0 物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功w0,剩下的表现为逸出的光电子的最大初动能Ekmev2。

4.用光子说和光电效应方程解释光电效应实验规律

（1）由方程可见，光电子的最大初动能Ekmev2跟入射光的频率有关，而跟光的强弱无关。只有当h大于w0时，才能产生光电效应。这就解释了第一条。

（2）由方程可见，光电子的最大初动能Ekmev2跟入射光的频率有关，而跟光的强弱无关。而且随着入射光频率的增大，光电子的最大初动能Ekmev2也增大。这就解释了第二条。

（3）一个电子一次吸收一个光子的全部能量h，不需要积累能量的时间，因而光电流自然几乎是瞬时产生的。这就解释了第三条。（4）对一种频率的光，光较强时，光子数目较多，逸出的光电子就多，光电流就大。这就解释了第4条。

光的干涉、衍射等现象证明光具有波动性；光电效应说明光具有粒子性。光既具有波动性，又具有粒子性，光具有波粒二象性。

本节重点内容： 1.光电效应的研究思路（1）两条线索

入射光的强度----决定着单位时间内入射的光子数。入射光的频率----决定着每个光子的能量h。

12121212（2）两个对应关系

光强度大→光子多→逸出光电子多→光电流大

光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大

2.三个关系

（1）光电效应方程 hEkw0

（2）光电子的最大初动能EkeUc

（Uc是遏止电压）（3）逸出功w0hc

（c是截止频率）

第三篇：26光电效应(修改)教案

六、实验器材

YJP-1普朗克常数测定实验装置各器件安装在一个700×150×60mm的工作台上（在箱体内部有DC12V稳压电源和AC220V/8V变压器）。

图2.15.1表示实验装置的光电原理。光源：12V，75W卤钨灯；风扇：DC12V，0.17A，供光源散热用；聚光器：由f’=50mm和f’=70mm两个透镜组成；单色仪：1型，光栅式；光电管：GD31A型；直流稳压电源：±1.8V，用数字电压表；测量放大器：为电流放大，4档倍率转换，磁电式100μA电流计。

卤钨灯S发出的光束经透镜L会聚到单色仪M的入射狭缝上，从单色仪出射狭缝发出的单色光投射到光电管PT的阴级金属板K，释放光电子（发生光电效应），A是集电级（阳极）。由光电子形成的光电流经放大器AM放大后可以被微安表测量。

S：卤钨灯；L：透镜；M：单色仪；G：光栅；PT：光电管；AM：放大器

七、实验原理

图26.1普朗克常量实验装置光电原理

当一定频率的光照射到某些金属表面时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应，所逸出的电子称为光电子。光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。1905年，Entein依据Planck的能量子假说提出了光子的概念，使光电效应所有的实验结果得以圆满解释。他认为光是一种粒子（即光子），频率为的光子具有能量Eh，当金属中的电子吸收一个频率为的光子时，便获得能量h，如果该能量大于电子摆脱金属表面约束所需要的逸出功A，电子就会从金属中逸出。根据能量导恒定律有：

h1mV2maxA（26-1）2上式称为Enstein方程，其中m,Vmax是光电子的质量和最大速度，1/2mV2maz是光电子逸出表面后所具有的最大功能。如果光子能量h小于A时，电子不能逸出金属表面，从而没有光电效应产生；产生光电效应的最低频率0=A/h，称为光电效应的截止频率（又称红限）。不同金属有不同的截止频率，因为它们的逸出功各不相同。

对于Enstein的假说，R.A.密立根从1905年Enstein的论文问世后经过十年左右艰苦卓绝的工作，1916年发表详细的实验论文，证实了Enstein方程，并精确测出了Planck常数。A.Enstein和R.A密立根都因光电效应等方面的贡献，分别于1921年和1923年获得诺贝尔奖金。

按照R.A.密立根实验思路，要求精确测定光电子最大动能和入射光频率之间的关系。实验采用图26.1所示的原理。用不同频率的单色光照射光电管阴极K，用“减速电位法”测定阴极发射光电子的最大动能：当阳极A的负电位较小时，光电子损失一部分功能后，仍然可以达到阳极，形成的光电流由微电流测试仪 G测出。阳极的负电位逐渐增大，光电流会随之变小；当阳极Ａ的负电位增大到某一值时，使动能最大的光电子刚好不能克服减速电场到达阳极，光电流降为零（如图6.2所示），这时有关系式：

12mVmaxeUc(26-2)2这个使光电流刚刚降为零的电压Uc称为截止电压。由此，方程（26-1）可改写成：

eUchA

hA即 Uc（26-3）

ee它表示UC与间存在线性关系，其斜率等于h/e，因而可以从对UC与的数据分析中求出Planck常数。

图26.2 实验原理图

图26.3 一定频率光下Ｉ－Ｕ曲线

图26.4 实测I-U曲线

光电效应实验验证Enstein方程，测定Planck常数，原理比较简单，但实际工作需要排除一些干扰，才能获得具有一定精度并且可以重复的结果。主要的影响因素有： 1．暗电流：光电管在没有受到光照时也会产生电流，称为暗电流，主要来自光电管极的热电子发射。

2．反向电流：光电管的两极材料不同，在工业制作过程时，阳极A往往溅有阴极材料。当光射到A上时，阳极A往往也有电子发射；此外来自阴极的电子也有被阳极表面反射的可能。当对阴极电子加负压使之减速时，对来自阳极的电子却起了加速的作用，从而使之到达阳极，形成反向电流。由于上述因素的干扰，实测光电效应为阴极电流、暗电流和反射电流之和（图26.3）。由于反向电流和暗电流的存在，使得截止电压的测定变得困难。对于不同的光电管，应根据I-U曲线的特点，选用不同的方法确定截止电压。这里介绍一种较为简单确定截止电压的方法。

本实验选取的GD31A型光电管，在截止电压附近阳极光电流上升很快，从I-U曲线中找出电流开始变化的“抬头点”，用来确定截止电压Uc。实验中一般采用切线交会法，即将变化缓慢的暗电流和反向电流的切线与光电流上升得快曲线的切线相交，对应的反向电压即为截止电压Uc。

八、实验内容

1.接通卤钨灯电源，松开聚光器紧定螺丝，伸缩聚光镜筒，并适当转动横向调节纽，使光束会聚到单色仪的入射狭缝上。2.单色仪的调节（1）单色仪的参数 波长范围 200-800nm 狭缝 固定宽度0.3mm 波长精度 ±1nm 波长重复性 ±0.5nm（2）将光电管前的挡光板置于挡光位置。转动波长读数鼓轮（螺旋测微器），观察通过出射缝到达挡光板的从红到紫的各种单色光斑，直到波长度数鼓轮转到零位置，挡光板上出现白光。可能发生的零位偏差，实验读数中应予以修正。

图26.5 WGD-100小型光栅单色仪

图26.6 单色仪的读数装置

（3）单色仪输出的波长示值是利用螺旋测微器读取的。如图26.6所示，读数装置的小管上有一条横线，横线上下刻度的间隔对应着50 nm的波长。鼓轮左端的圆锥台周围均匀地划分成50个小格，每小格对应1 nm。当鼓轮的边缘与小管上的“0”刻线重合时，单色仪输出的是零级光谱。而当鼓轮边缘与小管上的“5”刻线重合时，波长示值为500nm。

4、切断“放大测量器”的电源，接好光电管与放大测量器之间的电缆，再通电预热20-30min后，调节该测量放大器的零点位置。3.测量光电管的伏安特性

（1）取下暗盒盖，让光电管对准单色仪出射狭缝（缝宽仍取较窄一档），按上述螺旋测微器与波长示值的对应规律，在可见光范围内选择一种波长输出，根据微安表指示，找到峰值，并设置适当的倍率按键；

（2）调节“放大测量器”的“旋钮1”可以改变外加直流电压。从－1V起，缓慢调高外加直流电压，先注意观察一遍电流变化情况，记住使电流开始明显升高的电压值；（3）针对各阶段电流变化情况，分别以不同的间隔施加遏止电压，读取对应的电流值。在上一步观察到的电流起升点附近，要增加监测密度，以较小的间隔采集数据（电流转正后，可适当加大测试间隔，电流可测到90×10-9A为止）；

（4）陆续选择适当间隔的另外5--7种波长光进行同样测量，列表记录数据。注意事项：

1.GD-31A型光电管属高灵敏度光电管，但产品个体之间灵敏度可能会有较大差别，其中该指标较低的光电管，不同频率单色光的几条伏安特性曲线容易靠得太近。这时可在一张35×25cm格纸上分作两图，使曲线间有适当距离。2.测微电流时必须确认表针停稳后才可以读数。

3.实验中要注意可能出现的微电流计指针的漂移现象。遇短时间的漂移，实验可暂停片刻；对数据有较大影响时，部分测量可以重做；若电网电压波动较大，卤钨灯宜配接交流稳压器。

九、实验数据记录与处理

1.选择400-550nm之间适当间隔的任意波长作伏安特性曲线，将测量数据记录于表26.1中。

表26.1伏安特性数据记录表

序号 λ1/nm

λ2/nm λ3/nm

λ4/nm λ5/nm

V/v

I/uA

V/v

I/uA

V/v

I/uA

V/v

I/uA

V/v

I/uA 1 2 3 4....建议：λ1=577.0 nm（黄）

λ2=546.1nm（绿）λ3=435.8nm（蓝）λ4=404.7nm（紫）

λ5=365.0nm（近紫外）

2.在35×25cm或25×20cm毫米方格纸上分别作出被测光电管在6--8种波长（频率）光照射下的伏安特性曲线，并从这些曲线找到和标出IAK的遏止电位，填入下表。提示：作GD31A型光电管伏安特性曲线，若用到红光波段，随着频率的降低，遏止电位倾向于从曲线的“拐点”逐渐向上偏移。

表26.2 Uc —关系

序号 波长λ/nm

频率/104HZ

遏止电位Uc/v 1 2 3 4

3.根据上表数据作U0-关系图，如得一直线，即说明光电效应的实验结果与爱因斯坦光电方程是相符合的。用该直线的斜率

乘以电子电荷e（1.602×10-19C），求得普朗克常量。4.普朗克常量与公认值作比较。

第四篇：高三物理教案 光电效应

高三物理教案 光电效应

光电效应

三维教学目标

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。

(3)了解康普顿效应，了解光子的动量

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：投影片，多媒体辅助教学设备

(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。

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

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c----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c，当入射光频率c 时，电子才能逸出金属表面;当入射光频率c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。

3、光电效应解释中的疑难

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流;频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。

光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。

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h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 的光是由大量能量为 E =h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： 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。

5、光电效应理论的验证

美国物理学家密立根，花了十年时间做了光电效应实验，结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了光量子理论的正确。

6、展示演示文稿资料：爱因斯坦和密立根

由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。

密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。

光电效应在近代技术中的应用

(1)光控继电器 可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。

(2)光电倍增管

可对微弱光线进行放大，可使光电流放大105~108倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。

第五篇：高三物理教案：光电效应

高三物理教案：光电效应

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本文题目：高三物理教案：光电效应

光量子(光子)：E=h

实验结论 光子说的解释

1、每种金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应 电子从金属表面逸出，首先须克服金属原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W，对应频率 即是极限频率。

2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大 电子吸收光子能量后，只有直接从金属表面飞出的光电子，才具有最大初动能即：

3、入射光照射到金属板上时光电子的发射机率是瞬时的，一般不会超过10-9S 光照射金属时，电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程。

4、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比 当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越多，产生的光电子数越多，射出的光电子作定向移动时形成的光电流越大。

(1)产生光电效应的条件：①极;②hW

(2)发生光电效应后，入射光的强度与产生的光电流成正比。

(3)光电效应方程 ,W=h

(4)光电管的应用

能级

一、核式结构模型与经典物理的矛盾

(1)根据经典物理的观点推断：①在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波。②电子损失能量，它的轨道半径会变小，最终落到原子核上。

③由于电子轨道的变化是连续的，辐射的电磁波的频率也会连续变化。

事实上：①原子是稳定的;②辐射的电磁波频率也只是某些确定值。

二、玻尔理论

①轨道量子化：电子绕核运动的轨道半径只能是某些分立的数值。对应的氢原子的轨道半径为：rn=n2r1(n=1,2,3,)，r1=0.5310-10m。

②能量状态量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态的能量值叫能级，能量最低的状态叫基态，其它状态叫激发态。原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做加速运动,但并不向外辐射能量.氢原子的各能量值为： ③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射(或吸收)一定频率的光子，即：h=Em-En

三、光子的发射和吸收

(1)原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。

(2)原子在始末两个能级Em和Enn)间跃迁时发射光子的频率为，其大小可由下式决定：h=Em-En。

(3)如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。

(4)原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：

考点分析：

考点：波尔理论：定态假设;轨道假设;跃迁假设。

考点：h=Em-En

考点：原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：

考点：原子的能量包括电子的动能和电势能(电势能为电子和原子共有)即：原子的能量En=EKn+EPn.轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。

电子的动能：，r越小，EK越大。

原子物理

一、原子的核式结构

二、天然放射现象、衰变

衰变次数的计算方法：根据质量数的变化计算次数，其次数n=质量数的变化量/4;根据电荷数的变化，计算衰变次数。中子数的变化量=2衰变次数+衰变次数。

三、半衰期的计算 半衰期计算公式:;m为剩余质量;mO为原有质量;t为衰变时间;为半衰期。

四、核反应方程

五、核能的计算

核反应释放的核能：

E=mc2或E=m931.5Mev