第一篇：高三物理教案 光電效應(yīng)

高三物理教案 光電效應(yīng)

光電效應(yīng)

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)通過實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

(2)知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。

(3)了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動(dòng)量

2、過程與方法：經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗(yàn)證物理規(guī)律。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

教學(xué)重點(diǎn)：光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

教學(xué)難點(diǎn)：愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

(一)引入新課

回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程?

(多媒體投影，見課件。)光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步說明光還是橫波。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)。然而，出人意料的是，正當(dāng)人們以為光的波動(dòng)理論似乎非常完美的時(shí)候，又發(fā)現(xiàn)了用波動(dòng)說無法解釋的新現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象。對(duì)這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問題的研究，使得人們對(duì)光的又一本質(zhì)性認(rèn)識(shí)得到了發(fā)展。

(二)進(jìn)行新課

1、光電效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)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(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連)，使驗(yàn)電 器張角增大到約為 30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。上述實(shí)驗(yàn)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(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫做光電子。

2、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

(1)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

如圖所示，光線經(jīng)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(guān)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(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值 Uc 時(shí)，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。根據(jù)動(dòng)能定理，有：

(2)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

① 光電流與光強(qiáng)的關(guān)系：飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。

② 截止頻率c----極限頻率，對(duì)于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率c，當(dāng)入射光頻率c 時(shí)，電子才能逸出金屬表面;當(dāng)入射光頻率c時(shí)，無論光強(qiáng)多大也無電子逸出金屬表面。

③ 光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開始照射到光電子逸出所需時(shí)間10-9s。

3、光電效應(yīng)解釋中的疑難

經(jīng)典理論無法解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流;頻率低于極限頻率時(shí)，無論光強(qiáng)再大也沒有光電流。

光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)間，即需能量的積累過程。

為了解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦在能量子假說的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。

4、愛因斯坦的光量子假設(shè)

(1)內(nèi)容

光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為h的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說，頻率為 的光是由大量能量為 E =h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(yùn)動(dòng)。

(2)愛因斯坦光電效應(yīng)方程

在光電效應(yīng)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?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)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(dòng)能。

(3)愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋

①光強(qiáng)大，光子數(shù)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(gè)光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時(shí)間的累積。

③從方程可以看出光電子初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系

④從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)，可得極限頻率： 愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。

5、光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證

美國物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了光量子理論的正確。

6、展示演示文稿資料：愛因斯坦和密立根

由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用

(1)光控繼電器 可以用于自動(dòng)控制，自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。

(2)光電倍增管

可對(duì)微弱光線進(jìn)行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。

第二篇：高三物理教案：光電效應(yīng)

高三物理教案：光電效應(yīng)

【摘要】鑒于大家對(duì)查字典物理網(wǎng)十分關(guān)注，小編在此為大家搜集整理了此文高三物理教案：光電效應(yīng)，供大家參考!

本文題目：高三物理教案：光電效應(yīng)

光量子(光子)：E=h

實(shí)驗(yàn)結(jié)論 光子說的解釋

1、每種金屬都有一個(gè)極限頻率入射光的頻率必須大于這個(gè)頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 電子從金屬表面逸出，首先須克服金屬原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W，對(duì)應(yīng)頻率 即是極限頻率。

2、光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大 電子吸收光子能量后，只有直接從金屬表面飛出的光電子，才具有最大初動(dòng)能即：

3、入射光照射到金屬板上時(shí)光電子的發(fā)射機(jī)率是瞬時(shí)的，一般不會(huì)超過10-9S 光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子(形成光電子)的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要積累能量的過程。

4、當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，射出的光電子作定向移動(dòng)時(shí)形成的光電流越大。

(1)產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件：①極;②hW

(2)發(fā)生光電效應(yīng)后，入射光的強(qiáng)度與產(chǎn)生的光電流成正比。

(3)光電效應(yīng)方程 ,W=h

(4)光電管的應(yīng)用

能級(jí)

一、核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典物理的矛盾

(1)根據(jù)經(jīng)典物理的觀點(diǎn)推斷：①在軌道上運(yùn)動(dòng)的電子帶有電荷，運(yùn)動(dòng)中要輻射電磁波。②電子損失能量，它的軌道半徑會(huì)變小，最終落到原子核上。

③由于電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射的電磁波的頻率也會(huì)連續(xù)變化。

事實(shí)上：①原子是穩(wěn)定的;②輻射的電磁波頻率也只是某些確定值。

二、玻爾理論

①軌道量子化：電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。對(duì)應(yīng)的氫原子的軌道半徑為：rn=n2r1(n=1,2,3,)，r1=0.5310-10m。

②能量狀態(tài)量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)的能量值叫能級(jí)，能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其它狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí),雖然電子做加速運(yùn)動(dòng),但并不向外輻射能量.氫原子的各能量值為： ③躍遷假說：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)要輻射(或吸收)一定頻率的光子，即：h=Em-En

三、光子的發(fā)射和吸收

(1)原子處于基態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，處于較高能級(jí)時(shí)會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)，躍遷時(shí)以光子的形式放出能量。

(2)原子在始末兩個(gè)能級(jí)Em和Enn)間躍遷時(shí)發(fā)射光子的頻率為，其大小可由下式?jīng)Q定：h=Em-En。

(3)如果原子吸收一定頻率的光子，原子得到能量后則從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷。

(4)原子處于第n能級(jí)時(shí)，可能觀測到的不同波長種類N為：

考點(diǎn)分析：

考點(diǎn)：波爾理論：定態(tài)假設(shè);軌道假設(shè);躍遷假設(shè)。

考點(diǎn)：h=Em-En

考點(diǎn)：原子處于第n能級(jí)時(shí)，可能觀測到的不同波長種類N為：

考點(diǎn)：原子的能量包括電子的動(dòng)能和電勢能(電勢能為電子和原子共有)即：原子的能量En=EKn+EPn.軌道越低，電子的動(dòng)能越大，但勢能更小，原子的能量變小。

電子的動(dòng)能：，r越小，EK越大。

原子物理

一、原子的核式結(jié)構(gòu)

二、天然放射現(xiàn)象、衰變

衰變次數(shù)的計(jì)算方法：根據(jù)質(zhì)量數(shù)的變化計(jì)算次數(shù)，其次數(shù)n=質(zhì)量數(shù)的變化量/4;根據(jù)電荷數(shù)的變化，計(jì)算衰變次數(shù)。中子數(shù)的變化量=2衰變次數(shù)+衰變次數(shù)。

三、半衰期的計(jì)算 半衰期計(jì)算公式:;m為剩余質(zhì)量;mO為原有質(zhì)量;t為衰變時(shí)間;為半衰期。

四、核反應(yīng)方程

五、核能的計(jì)算

核反應(yīng)釋放的核能：

E=mc2或E=m931.5Mev

第三篇：光電效應(yīng)設(shè)計(jì)詳案物理教案

教學(xué)目的：

1、了解光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件、規(guī)律及光子學(xué)說．

2、了解光的量子性，會(huì)用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象． 能力目標(biāo)：

1、培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)加以解釋的能力． 情感目標(biāo)：

1、引導(dǎo)學(xué)生探索知識(shí)之間的聯(lián)系，滲透了“當(dāng)理論與新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符時(shí)，要根據(jù)事實(shí)建立新的理論”——即實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)思想．

教學(xué)用具：光電效應(yīng)演示器，應(yīng)急燈，紫外線燈，x射線管，感應(yīng)圈，靈敏檢流計(jì)． 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出光電效應(yīng)的規(guī)律，經(jīng)典理論在解釋光電效應(yīng)遇到的困難． 課堂總體設(shè)計(jì)：

發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，逐步引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)演示現(xiàn)象的觀察，得出光電效應(yīng)的規(guī)律．通過對(duì)經(jīng)典波動(dòng)理論無法解釋光電效應(yīng)的分析，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已知知識(shí)分析新的事驗(yàn)事實(shí)的能力，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)到實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)． 教學(xué)過程：

一、課題引入

前幾節(jié)課我們了解了人們?cè)谘芯抗獾谋拘赃^程提出的幾種有代表性的學(xué)說．（由于前面幾節(jié)內(nèi)容已經(jīng)涉及了光的微粒說和波動(dòng)說的發(fā)展過程，可以簡單回顧）自從麥克斯韋提出光的電磁說，赫茲又用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的理論后，光的波動(dòng)理論發(fā)展到了完善的地步．可是，光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)又給光的波動(dòng)理論帶來了前所未有的困難．今天我們就來通過實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)的規(guī)律，并且通過分析光電效應(yīng)的規(guī)律弄清為什么波動(dòng)理論無法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象．

二、新課進(jìn)行．

1、介紹實(shí)驗(yàn)裝置——演示實(shí)驗(yàn)——觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

這一階段介紹什么是光電效應(yīng)．從演示入手，引導(dǎo)學(xué)生觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為下面的研究光電效應(yīng)規(guī)律作準(zhǔn)備．

介紹一下光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置．（分別介紹鋅板、銅網(wǎng)、高壓電源、檢流裝置，一邊介紹，一邊在黑板上畫出整個(gè)裝置的示意圖）

介紹裝置后畫出裝置示意圖——將具體的較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置變?yōu)楹喢鞯陌瀹嫞怀隽嗽?，有助于后面?duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的進(jìn)一步分析．

問題1：把高壓電源接通，檢流裝置接上，為什么檢流計(jì)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)?

（電路還處于斷開狀態(tài)．鋅板和銅網(wǎng)之間．中間是空氣，不能導(dǎo)電．）

問題2：現(xiàn)在讓我們用紫外線照射鋅板，（介紹紫外線燈，用紫外照射鋅板，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)）．觀察用紫外線照射鋅板時(shí)，看到了什么現(xiàn)象?為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象?

（看到檢流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明電路中出現(xiàn)了電流．）

問題3：分析電流可能是哪種原因產(chǎn)生的?

（可能是紫外線使空氣電離，也可能是紫外線使鋅板飛出了電子．）

教師用銅板代替鋅板，則指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這樣，排除排除了空氣被電離的可能性．

通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)：鋅板在紫外線的照射下，飛出了電子，這種物體在光照下有電子飛出的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)；在光照下從物體中飛出的電子叫光電子，電路中的電流叫光電流．

（板書：光電效應(yīng)，光電子，光電流）（板畫：光電效應(yīng)的形成過程）

2、研究光電效應(yīng)的規(guī)律

用應(yīng)急燈的可見光照射鋅板，而后用x射線照射鋅板，由于用可見光照射時(shí)無電流，用x射線照射時(shí)有電流．指出：可見光頻率較低，不能發(fā)生光電效應(yīng)，x射線頻率較高，可以發(fā)生光電效應(yīng)．

教師總結(jié)：可見光，紫外線，x射線都是電磁波，只是頻率高低不同．用不同頻率的各種電磁波照射同一種金屬板，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率低到一定程度后，不論怎樣增大入射光強(qiáng)度，怎樣延長照射時(shí)間，都無法發(fā)生光電效應(yīng)．這一頻率界限就叫極限頻率．

（板書：

二、規(guī)律：任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當(dāng)入射光 時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)．）

問題4：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若將高壓電源去掉，檢流計(jì)中仍能發(fā)現(xiàn)有電流通過．這說明什么呢?

（飛出的電子不需要加速電壓，能從鋅板飛向銅網(wǎng)．這也說明飛出的電子具有一定的初速度，具有一定的初動(dòng)能．）

問題5：光電子的這一初動(dòng)能是從哪里來的呢?

（從入射光中獲得．用不同的光——不同頻率，不同光強(qiáng)——照射同一金屬．發(fā)現(xiàn)：光電子的最大初動(dòng)能 與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只與入射光頻率有關(guān)，并且隨入射光頻率的增大而增大．）

（板書：

2、光電子的最大初動(dòng)能 與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大），這是光電效應(yīng)的第二條規(guī)律．

讓學(xué)生觀察在能發(fā)生光電效應(yīng)的情況下，從光照開始到光電效應(yīng)發(fā)生，需要的時(shí)間長短．

（用x射線照射鋅板，讓x射線不斷地?cái)?、續(xù)照射，檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)也斷、續(xù)發(fā)生）

問題6：大家看到的現(xiàn)象說明了什么問題?

（光電效應(yīng)發(fā)生非?？欤茖W(xué)家用儀器測出了光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間，在 s以下．在這段時(shí)間中，光只能通過約20-30cm的距離．可以說光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的．）

板書（3、光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的．）

教師講解：通過研究的光電效應(yīng)的第二條規(guī)律中，我們知道入射光強(qiáng)不影響光電子的最大初動(dòng)能．

問題7：入射光強(qiáng)不影響光電子的最大初動(dòng)能，那么入射光強(qiáng)可以對(duì)什么發(fā)生影響呢?

（把紫外線管靠近鋅板，改變紫外線管與鋅板的距離，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)幅度相應(yīng)地發(fā)生變化）這個(gè)現(xiàn)象說明什么?（說明入射光強(qiáng)度增大時(shí)，光電流強(qiáng)度也增大．精確的實(shí)驗(yàn)表明，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比關(guān)系，這是光電效應(yīng)的第4條規(guī)律．）

（板書：

4、光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大．）

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析，得出了光電效應(yīng)的規(guī)律．通過閱讀課本，讓學(xué)生熟悉這4條規(guī)律．看表格思考下列問題：

（1）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應(yīng)，那么能使課本中表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng)?

（2）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應(yīng)?

（3）為什么各種金屬的極限頻率不同?）

3、波動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)的矛盾

為什么說光的波動(dòng)理論無法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律？從光電效應(yīng)的發(fā)生過程來看，電子吸收入射光能量后才能掙脫原子核的束縛，所以我們應(yīng)從能量的角度來分析光效應(yīng)．光的波動(dòng)理論是這樣描述光的能量的：（1）能量是連續(xù)的；（2）振幅（光強(qiáng)）越大，光能越大，光的能量與頻率無關(guān)．大家想一想，波動(dòng)理論為什么無法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律?

（1）我們先來分析第一條規(guī)律：存在極限頻率．

按波動(dòng)理論，不論什么頻率的光，只要光強(qiáng)足夠大，就應(yīng)該發(fā)生光電效應(yīng)，不應(yīng)存在極限頻率．

（板書：波動(dòng)理論的困難：

1、不應(yīng)存在極限頻率）

（2）波動(dòng)理論能解釋光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)無關(guān)嗎?

按波動(dòng)理論，入射光強(qiáng)越大，光能越大，飛出的光電子初動(dòng)能就應(yīng)越大．事實(shí)是光電子的最大初動(dòng)能僅與入射光頻率有關(guān)．

（板書：

2、光電子最大初動(dòng)能 的大小應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)，與 無關(guān)）

（3）光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的．也就是說，不論入射光強(qiáng)多么弱，只要，就立即能發(fā)生光電效應(yīng)．光太弱時(shí)，按波動(dòng)理論，要達(dá)到使光電子飛出的能量，要有一個(gè)能量積累過程．事實(shí)上光電效應(yīng)幾乎瞬時(shí)發(fā)生說明一旦發(fā)生光電效應(yīng)，幾乎不需要能量的積累過程．（板書：

3、弱光照射時(shí)應(yīng)有能量積累過程，不應(yīng)瞬時(shí)發(fā)生）

（4）波動(dòng)理論能夠解釋第四條規(guī)律——隨著光強(qiáng)的增大，光電流也在增大．

通過上面的分析，光的波動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)遇到了巨大的困難．后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學(xué)說．

4、光子說

閱讀課文分析：

問題8：光子說與波動(dòng)理論的主要區(qū)別是什么?

（光子說認(rèn)為能量是一份一份的，與頻率有關(guān)，而波動(dòng)說認(rèn)為能量是連續(xù)的，與頻率無關(guān)．）

普朗克認(rèn)為電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的進(jìn)行的，理論計(jì)算的結(jié)果才能和實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符，這樣的一份能量叫做能量子，普朗克還認(rèn)為每一份能量等于，其中 叫做普朗

第四篇：光電效應(yīng)教案

說明：我暑假輔導(dǎo)學(xué)生，講到光電效應(yīng)，看現(xiàn)在的課本內(nèi)容，我自己都不懂。我根據(jù)老課本內(nèi)容編寫了此教案，發(fā)給你，供參考。

光電效應(yīng)教案 第一部分 預(yù)備知識(shí)

一、電磁波

1.電磁波：在空間傳播著的交變電磁場。

2.電磁波譜：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。3.光是一種電磁波。

我們通常所說的光包括可見光、不可見光：紅外線和紫外線。

二、光

1.光是電磁波，有三個(gè)基本量：光速=波長乘頻率c??? 光速：光傳播的速度。

波長：光源振動(dòng)一個(gè)周期，光傳播的距離。頻率：光源振動(dòng)具有一定的頻率，每秒振動(dòng)的次數(shù)。

光的頻率不同，對(duì)可見光來說顏色不同。

2.光的強(qiáng)度：光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上的總能量。

或者說，光子數(shù)越多，光的強(qiáng)度就越大。第二部分

光電效應(yīng)

一、實(shí)驗(yàn)基本現(xiàn)象

光照射到金屬板上，有光電子逸出。

對(duì)每一種金屬有一個(gè)逸出功，即外層電子脫離金屬原子核束縛需 要做的功。對(duì)應(yīng)這個(gè)逸出功有一個(gè)截止頻率w?h?c（極限頻率）。

二、光電效應(yīng)四條規(guī)律

1.每種金屬都有一個(gè)截止頻率，當(dāng)入射光的頻率低于這個(gè)截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)。

2.光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光頻率的增大而增大，跟入射光的強(qiáng)度無關(guān)。

金屬表面的電子吸收光子后，克服金屬原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值，叫最大初動(dòng)能。

3.光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的，一般不超過10-9秒。

4.在入射光頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。

說明：（1）飽和光電流，在光照條件不變時(shí)，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值。

（2）（反向）遏止電壓：使光電流減少到零的反向電壓。

eUc?1mevc22

（3）這四條規(guī)律是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的，經(jīng)典電磁理論無法解釋。

三、光電效應(yīng)方程 1.光子說

在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光的能量子，簡稱光子。

光子的能量??h?

（h為普朗克常量）3.表達(dá)式

h??Ek?w0 物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h?，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功w0,剩下的表現(xiàn)為逸出的光電子的最大初動(dòng)能Ek?mev2。

4.用光子說和光電效應(yīng)方程解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

（1）由方程可見，光電子的最大初動(dòng)能Ek?mev2跟入射光的頻率?有關(guān)，而跟光的強(qiáng)弱無關(guān)。只有當(dāng)h?大于w0時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。這就解釋了第一條。

（2）由方程可見，光電子的最大初動(dòng)能Ek?mev2跟入射光的頻率?有關(guān)，而跟光的強(qiáng)弱無關(guān)。而且隨著入射光頻率?的增大，光電子的最大初動(dòng)能Ek?mev2也增大。這就解釋了第二條。

（3）一個(gè)電子一次吸收一個(gè)光子的全部能量h?，不需要積累能量的時(shí)間，因而光電流自然幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的。這就解釋了第三條。（4）對(duì)一種頻率的光，光較強(qiáng)時(shí)，光子數(shù)目較多，逸出的光電子就多，光電流就大。這就解釋了第4條。

光的干涉、衍射等現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性；光電效應(yīng)說明光具有粒子性。光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，光具有波粒二象性。

本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容： 1.光電效應(yīng)的研究思路（1）兩條線索

入射光的強(qiáng)度----決定著單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)。入射光的頻率----決定著每個(gè)光子的能量??h?。

12121212（2）兩個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系

光強(qiáng)度大→光子多→逸出光電子多→光電流大

光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大

2.三個(gè)關(guān)系

（1）光電效應(yīng)方程 h??Ek?w0

（2）光電子的最大初動(dòng)能Ek?eUc

（Uc是遏止電壓）（3）逸出功w0?h?c

（?c是截止頻率）

第五篇：《光電效應(yīng)》教案

光電效應(yīng) 教案示例

一、教學(xué)目標(biāo)：

（一）知識(shí)目標(biāo)：

1、了解光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件、規(guī)律及光子學(xué)說．

2、了解光的量子性，會(huì)用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象．

（二）能力目標(biāo)：

1、培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)加以解釋的能力．

（三）情感目標(biāo)：

1、引導(dǎo)學(xué)生探索知識(shí)之間的聯(lián)系，滲透了“當(dāng)理論與新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符時(shí)，要根據(jù)事實(shí)建立新的理論”——即實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)思想．

二、教學(xué)用具：光電效應(yīng)演示器，應(yīng)急燈，紫外線燈，X射線管，感應(yīng)圈，靈敏檢流計(jì)．

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出光電效應(yīng)的規(guī)律，經(jīng)典理論在解釋光電效應(yīng)遇到的困難．

四、課堂總體設(shè)計(jì)：

發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，逐步引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)演示現(xiàn)象的觀察，得出光電效應(yīng)的規(guī)律．通過對(duì)經(jīng)典波動(dòng)理論無法解釋光電效應(yīng)的分析，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已知知識(shí)分析新的事驗(yàn)事實(shí)的能力，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)到實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)．

五、教學(xué)過程：

（一）課題引入

前幾節(jié)課我們了解了人們?cè)谘芯抗獾谋拘赃^程提出的幾種有代表性的學(xué)說．（由于前面幾節(jié)內(nèi)容已經(jīng)涉及了光的微粒說和波動(dòng)說的發(fā)展過程，可以簡單回顧）自從麥克斯韋提出光的電磁說，赫茲又用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的理論后，光的波動(dòng)理論發(fā)展到了完善的地步．可是，光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)又給光的波動(dòng)理論帶來了前所未有的困難．今天我們就來通過實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)的規(guī)律，并且通過分析光電效應(yīng)的規(guī)律弄清為什么波動(dòng)理論無法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象．

（二）新課進(jìn)行．

1、介紹實(shí)驗(yàn)裝置——演示實(shí)驗(yàn)——觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

這一階段介紹什么是光電效應(yīng)．從演示入手，引導(dǎo)學(xué)生觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為下面的研究光電效應(yīng)規(guī)律作準(zhǔn)備．

介紹一下光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置．（分別介紹鋅板、銅網(wǎng)、高壓電源、檢流裝置，一邊介紹，一邊在黑板上畫出整個(gè)裝置的示意圖）

介紹裝置后畫出裝置示意圖——將具體的較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置變?yōu)楹喢鞯陌瀹嫞怀隽嗽?，有助于后面?duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的進(jìn)一步分析．

問題1：把高壓電源接通，檢流裝置接上，為什么檢流計(jì)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)?

（電路還處于斷開狀態(tài)．鋅板和銅網(wǎng)之間．中間是空氣，不能導(dǎo)電．）

問題2：現(xiàn)在讓我們用紫外線照射鋅板，（介紹紫外線燈，用紫外照射鋅板，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)）．觀察用紫外線照射鋅板時(shí)，看到了什么現(xiàn)象?為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象?

（看到檢流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明電路中出現(xiàn)了電流．）

問題3：分析電流可能是哪種原因產(chǎn)生的?

（可能是紫外線使空氣電離，也可能是紫外線使鋅板飛出了電子．）

教師用銅板代替鋅板，則指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這樣，排除排除了空氣被電離的可能性．

通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)：鋅板在紫外線的照射下，飛出了電子，這種物體在光照下有電子飛出的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)；在光照下從物體中飛出的電子叫光電子，電路中的電流叫光電流．

（板書：光電效應(yīng)，光電子，光電流）（板畫：光電效應(yīng)的形成過程）

2、研究光電效應(yīng)的規(guī)律

用應(yīng)急燈的可見光照射鋅板，而后用X射線照射鋅板，由于用可見光照射時(shí)無電流，用X射線照射時(shí)有電流．指出：可見光頻率較低，不能發(fā)生光電效應(yīng)，X射線頻率較高，可以發(fā)生光電效應(yīng)．

教師總結(jié)：可見光，紫外線，X射線都是電磁波，只是頻率高低不同．用不同頻率的各種電磁波照射同一種金屬板，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率低到一定程度后，不論怎樣增大入射光強(qiáng)度，怎樣延長照射時(shí)間，都無法發(fā)生光電效應(yīng)．這一頻率界限就叫極限頻率．

（板書：

二、規(guī)律：任何一種金屬，都存在極限頻率生光電效應(yīng)．），只有當(dāng)入射光

時(shí)，才能發(fā)

問題4：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若將高壓電源去掉，檢流計(jì)中仍能發(fā)現(xiàn)有電流通過．這說明什么呢?

（飛出的電子不需要加速電壓，能從鋅板飛向銅網(wǎng)．這也說明飛出的電子具有一定的初速度，具有一定的初動(dòng)能．）

問題5：光電子的這一初動(dòng)能是從哪里來的呢?

（從入射光中獲得．用不同的光——不同頻率，不同光強(qiáng)——照射同一金屬．發(fā)現(xiàn)：光電子的最大初動(dòng)能增大．）與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只與入射光頻率有關(guān)，并且隨入射光頻率的增大而

（板書：

2、光電子的最大初動(dòng)能這是光電效應(yīng)的第二條規(guī)律．

與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大），讓學(xué)生觀察在能發(fā)生光電效應(yīng)的情況下，從光照開始到光電效應(yīng)發(fā)生，需要的時(shí)間長短．

（用X射線照射鋅板，讓X射線不斷地?cái)?、續(xù)照射，檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)也斷、續(xù)發(fā)生）

問題6：大家看到的現(xiàn)象說明了什么問題?

（光電效應(yīng)發(fā)生非常快．科學(xué)家用儀器測出了光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間，在s以下．在這段時(shí)間中，光只能通過約20-30cm的距離．可以說光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的．）

板書（3、光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的．）

教師講解：通過研究的光電效應(yīng)的第二條規(guī)律中，我們知道入射光強(qiáng)不影響光電子的最大初動(dòng)能．

問題7：入射光強(qiáng)不影響光電子的最大初動(dòng)能，那么入射光強(qiáng)可以對(duì)什么發(fā)生影響呢?

（把紫外線管靠近鋅板，改變紫外線管與鋅板的距離，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)幅度相應(yīng)地發(fā)生變化）這個(gè)現(xiàn)象說明什么?（說明入射光強(qiáng)度增大時(shí)，光電流強(qiáng)度也增大．精確的實(shí)驗(yàn)表明，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比關(guān)系，這是光電效應(yīng)的第4條規(guī)律．）

（板書：

4、光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大．）

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析，得出了光電效應(yīng)的規(guī)律．通過閱讀課本，讓學(xué)生熟悉這4條規(guī)律．看表格思考下列問題：

（1）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應(yīng)，那么能使課本中表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng)?

（2）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應(yīng)?

（3）為什么各種金屬的極限頻率不同?）

3、波動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)的矛盾

為什么說光的波動(dòng)理論無法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律？從光電效應(yīng)的發(fā)生過程來看，電子吸收入射光能量后才能掙脫原子核的束縛，所以我們應(yīng)從能量的角度來分析光效應(yīng)．光的波動(dòng)理論是這樣描述光的能量的：（1）能量是連續(xù)的；（2）振幅（光強(qiáng)）越大，光能越大，光的能量與頻率無關(guān)．大家想一想，波動(dòng)理論為什么無法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律?

（1）我們先來分析第一條規(guī)律：存在極限頻率．

按波動(dòng)理論，不論什么頻率的光，只要光強(qiáng)足夠大，就應(yīng)該發(fā)生光電效應(yīng)，不應(yīng)存在極限頻率．

（板書：波動(dòng)理論的困難：

1、不應(yīng)存在極限頻率）

（2）波動(dòng)理論能解釋光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)無關(guān)嗎?

按波動(dòng)理論，入射光強(qiáng)越大，光能越大，飛出的光電子初動(dòng)能就應(yīng)越大．事實(shí)是光電子的最大初動(dòng)能僅與入射光頻率有關(guān)．

（板書：

2、光電子最大初動(dòng)能的大小應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)，與無關(guān)）

（3）光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的．也就是說，不論入射光強(qiáng)多么弱，只要，就立即能發(fā)生光電效應(yīng)．光太弱時(shí)，按波動(dòng)理論，要達(dá)到使光電子飛出的能量，要有一個(gè)能量積累過程．事實(shí)上光電效應(yīng)幾乎瞬時(shí)發(fā)生說明一旦發(fā)生光電效應(yīng)，幾乎不需要能量的積累過程．（板書：

3、弱光照射時(shí)應(yīng)有能量積累過程，不應(yīng)瞬時(shí)發(fā)生）

（4）波動(dòng)理論能夠解釋第四條規(guī)律——隨著光強(qiáng)的增大，光電流也在增大．

通過上面的分析，光的波動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)遇到了巨大的困難．后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學(xué)說．

4、光子說

閱讀課文分析：

問題8：光子說與波動(dòng)理論的主要區(qū)別是什么?

（光子說認(rèn)為能量是一份一份的，與頻率有關(guān)，而波動(dòng)說認(rèn)為能量是連續(xù)的，與頻率無關(guān)．）

普朗克認(rèn)為電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的進(jìn)行的，理論計(jì)算的結(jié)果才能和實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符，這樣的一份能量叫做能量子，普朗克還認(rèn)為每一份能量等于，其中叫做普朗克常量，實(shí)驗(yàn)測得：

普朗克將物理學(xué)帶進(jìn)了量子世界，受到普朗克的啟發(fā)，愛因斯坦在1905年提出，在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡稱光子，光子的能量跟光的頻率成正比，即：

這個(gè)學(xué)說后來就叫做光子說．（關(guān)于光子說的內(nèi)容可以讓學(xué)生自學(xué)）

光子說的這兩點(diǎn)實(shí)際上是針對(duì)波動(dòng)理論的兩大要害提出的．愛因斯坦當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)事實(shí)還不是很充分的時(shí)候，提出了光子說，是對(duì)科學(xué)的重大貢獻(xiàn)．這也說明理論與新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符時(shí)，要根據(jù)事實(shí)建立新的理論，因?yàn)閷?shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)．

5、光電效應(yīng)方程

（1）光電效應(yīng)中，金屬中的電子在飛出金屬表面時(shí)要克服原子核對(duì)它的吸引而做功，某種金屬中的不同電子，脫離這種金屬所做的功也不一樣，使電子脫離某種金屬所做的功的最小值叫做這種金屬的逸出功．（板書：

1、逸出功）

（2）如果入射光子的能量大于逸出功，那么有些光子在脫離金屬表面后還有剩余的能量——也就是說有些光電子具有一定的動(dòng)能，就有下面的關(guān)系：

這個(gè)關(guān)系式通常叫做愛因斯坦光電方程．

（板書：愛因斯坦光電效應(yīng)方程：）

這部分內(nèi)容對(duì)一般學(xué)生只需簡單介紹，對(duì)層次較好的學(xué)生可以練習(xí)簡單計(jì)算，深入理解方程的意義．