高中物理选修3-5教学设计2：17.2 光的粒子性教案.docx

高中物理选修3-5 PAGE PAGE 1 2光的粒子性 ★新课标要求 （一）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 （二）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。 （三）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 ★课时安排 2 课时 ★教学过程 （一）引入新课 提问：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。） 学生回顾、思考，并回答。 教师倾听、点评。 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 教师：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。 教师提问：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。 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 1．对光电效应的理解 (1)入射光的强度：指单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子的总能量，是由入射光子数和入射光子的频率决定的．可用P＝nhν表示，其中n为单位时间内的光子数． (2)在入射光频率不变的情况下，光的强度与单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数成正比． (3)对于不同频率的入射光，即使光的强度相等，在单位时间内照射到金属单位面积的光子数也不相同，从金属表面逸出的光电子数不同，形成的光电流不同． (4)饱和光电流：指光电流的最大值(即饱和值)，在光电流未达到最大值之前，因光电子尚未全部形成光电流，所以光电流的大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，电压越大，被吸引变成光电流的光电子越多． (5)饱和光电流与入射光的强度成正比：在入射光频率不变的情况下，光电流的最大值与入射光的强度成正比．原因是在高电压下光电子个数决定了光电流大小，而电子个数决定于入射光强度．“频率高，光子能量大，光就强，产生的光电流也强”、“光电子的初动能大，电子跑得快，光电流就强”等说法均是错误的． 总之，在理解光电效应规律时应特别注意以下几个关系： 照射光频率eq \f(决定着,)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(是否产生光电效应,发生光电效应时光电子的最大初动能)) 照射光强度eq \f(决定着,)单位时间内发射出来的电子数 2．爱因斯坦对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和光电流越大，所以，入射光频率一定时，饱和光电流与光强成正比． (2)存在截止频率和遏止电压 爱因斯坦的光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定，与光强无关．光电效应方程同时表明，只有hν>A0时，才有光电子逸出，ν0＝eq \f(A0,h)就是光电效应的截止频率． (3)光电效应具有瞬时性 电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电效应几乎是瞬时发生的． 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，