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視頻標簽：光的粒子性
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：新人教版高中物理選修三《17.2光的粒子性》新疆 - 伊犁
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新人教版高中物理選修三《 17.2 光的粒子性》新疆 - 伊犁
17.2 光的粒子性
教學目標
1、知識與技能
（1）通過實驗了解光電效應的實驗規律。 （2）知道愛因斯坦光電效應方程以及意義。
2、過程與方法：經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。
3、情感、態度與價值觀：領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。 教學重點：光電效應的實驗規律
教學難點：愛因斯坦光電效應方程以及意義 教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。 教學用具：多媒體輔助教學設備 教學過程：
第一節 科學的轉折：光的粒子性 （一）引入新課
回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發展過程？ （多媒體投影，見課件。）光的干涉、衍射現象說明光是電磁波，光的偏振現象進一步說明光還是橫波。19世紀60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質。然而，出人意料的是，正當人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發現了用波動說無法解釋的新現象——光電效應現象。對這一現象及其他相關問題的研究，使得人們對光的又一本質性認識得到了發展。
（二）進行新課 1、光電效應 實驗演示1：（課件輔助講述）用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。上述實驗說明了什么？（表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電）
概念：在光(包括不可見光)的照射下，從物
體發射電子的現象叫做光電效應。發射出來的電子叫做光電子。
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2、光電效應的實驗規律 （1）光電效應實驗
如圖所示，光線經石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。光電子在電場作用下形成光電流。
概念：遏止電壓，將換向開關反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。當 K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值 Uc 時，光電流恰為0。 Uc稱遏止電壓。
根據動能定理，有： （2）光電效應實驗規律
實驗結論1：
1. 存在飽和電流，入射光越強，飽和電流越大，單位時間內發射的光電子數越多
2. 存在遏制電壓 ，且跟光的頻率有關 ，與光強無關 ，進而說明逸出光電子的最大初動能與光頻率有關，與光強無關
3. 存在截止頻率，當入射光的頻率低于截止頻率時不能發生光電效應。 4. 光電效應具有瞬時性
3、光電效應解釋中的疑難
學生活動：看課本思考兩個問題： 1.什么是逸出功？
2.經典電磁理論在哪些方便與實驗結論矛盾？
使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。
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為了解釋光電效應，愛因斯坦在能量子假說的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。
4、愛因斯坦的光量子假設 （1）內容
光不僅在發射和吸收時以能量為hν的微粒形式出現，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為ν 的光是由大量能量為 E =hν的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運動。 （2）愛因斯坦光電效應方程
在光電效應中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變為光電子逸出后的動能 Ek 。由能量守恒可得出：
W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功。Wk為光電子的最大初動能。
（3）愛因斯坦對光電效應的解釋
①光強大，光子數多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。 ②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。
③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系 ④從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率：h
Wc0
愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。
實驗結論 經典電磁理論 對比 入射光的越強，飽和電流越大 強度越大，逸出的光電子數越多，光電流越大
吻合 遏止電壓只與頻率有關，而與強度無關。 遏止電壓應與入射光的強度有關。
不符 存在截止頻率γc 當入射光頻率低于截止頻率，不能發生光電效應 如果光較弱，只要積累足夠長時間，電子獲得足夠能量就會形成光電子
不符 光電效應具有瞬時性 能量可以隨時間積累 不符 0
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課堂練習：
1、光電效應的實驗結論是：對于某種金屬( )
A．無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產生光電效應 B．無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產生光電效應
C．超過極限頻率的入射光強度越弱，所產生的光電子的最大初動能就越小 D．超過極限頻率的入射光頻率越高，所產生的光電子的最大初動能就越大
2、在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示．則可判斷出( ) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長
C．乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率
D．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能
課堂總結：
1、光電效應
2、光電效應實驗規律 3、愛因斯坦光電效應方程
作業布置：
練習冊
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