第一篇：26光電效應(yīng)(修改)教案

六、實(shí)驗(yàn)器材

YJP-1普朗克常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置各器件安裝在一個(gè)700×150×60mm的工作臺(tái)上（在箱體內(nèi)部有DC12V穩(wěn)壓電源和AC220V/8V變壓器）。

圖2.15.1表示實(shí)驗(yàn)裝置的光電原理。光源：12V，75W鹵鎢燈；風(fēng)扇：DC12V，0.17A，供光源散熱用；聚光器：由f’=50mm和f’=70mm兩個(gè)透鏡組成；單色儀：1型，光柵式；光電管：GD31A型；直流穩(wěn)壓電源：±1.8V，用數(shù)字電壓表；測(cè)量放大器：為電流放大，4檔倍率轉(zhuǎn)換，磁電式100μA電流計(jì)。

鹵鎢燈S發(fā)出的光束經(jīng)透鏡L會(huì)聚到單色儀M的入射狹縫上，從單色儀出射狹縫發(fā)出的單色光投射到光電管PT的陰級(jí)金屬板K，釋放光電子（發(fā)生光電效應(yīng)），A是集電級(jí)（陽(yáng)極）。由光電子形成的光電流經(jīng)放大器AM放大后可以被微安表測(cè)量。

S：鹵鎢燈；L：透鏡；M：?jiǎn)紊珒x；G：光柵；PT：光電管；AM：放大器

七、實(shí)驗(yàn)原理

圖26.1普朗克常量實(shí)驗(yàn)裝置光電原理

當(dāng)一定頻率的光照射到某些金屬表面時(shí)，可以使電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)，所逸出的電子稱為光電子。光電效應(yīng)是光的經(jīng)典電磁理論所不能解釋的。1905年，Entein依據(jù)Planck的能量子假說(shuō)提出了光子的概念，使光電效應(yīng)所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得以圓滿解釋。他認(rèn)為光是一種粒子（即光子），頻率為?的光子具有能量E?h?，當(dāng)金屬中的電子吸收一個(gè)頻率為?的光子時(shí)，便獲得能量h?，如果該能量大于電子擺脫金屬表面約束所需要的逸出功A，電子就會(huì)從金屬中逸出。根據(jù)能量導(dǎo)恒定律有：

h??1mV2max?A（26-1）2上式稱為Enstein方程，其中m,Vmax是光電子的質(zhì)量和最大速度，1/2mV2maz是光電子逸出表面后所具有的最大功能。如果光子能量h?小于A時(shí)，電子不能逸出金屬表面，從而沒(méi)有光電效應(yīng)產(chǎn)生；產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率?0=A/h，稱為光電效應(yīng)的截止頻率（又稱紅限）。不同金屬有不同的截止頻率，因?yàn)樗鼈兊囊莩龉Ω鞑幌嗤?/p>

對(duì)于Enstein的假說(shuō)，R.A.密立根從1905年Enstein的論文問(wèn)世后經(jīng)過(guò)十年左右艱苦卓絕的工作，1916年發(fā)表詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)論文，證實(shí)了Enstein方程，并精確測(cè)出了Planck常數(shù)。A.Enstein和R.A密立根都因光電效應(yīng)等方面的貢獻(xiàn)，分別于1921年和1923年獲得諾貝爾獎(jiǎng)金。

按照R.A.密立根實(shí)驗(yàn)思路，要求精確測(cè)定光電子最大動(dòng)能和入射光頻率之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)采用圖26.1所示的原理。用不同頻率的單色光照射光電管陰極K，用“減速電位法”測(cè)定陰極發(fā)射光電子的最大動(dòng)能：當(dāng)陽(yáng)極A的負(fù)電位較小時(shí)，光電子損失一部分功能后，仍然可以達(dá)到陽(yáng)極，形成的光電流由微電流測(cè)試儀 G測(cè)出。陽(yáng)極的負(fù)電位逐漸增大，光電流會(huì)隨之變?。划?dāng)陽(yáng)極Ａ的負(fù)電位增大到某一值時(shí)，使動(dòng)能最大的光電子剛好不能克服減速電場(chǎng)到達(dá)陽(yáng)極，光電流降為零（如圖6.2所示），這時(shí)有關(guān)系式：

12mVmax?eUc(26-2)2這個(gè)使光電流剛剛降為零的電壓Uc稱為截止電壓。由此，方程（26-1）可改寫成：

eUc?h??A

hA即 Uc???（26-3）

ee它表示UC與?間存在線性關(guān)系，其斜率等于h/e，因而可以從對(duì)UC與?的數(shù)據(jù)分析中求出Planck常數(shù)。

圖26.2 實(shí)驗(yàn)原理圖

圖26.3 一定頻率光下Ｉ－Ｕ曲線

圖26.4 實(shí)測(cè)I-U曲線

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Enstein方程，測(cè)定Planck常數(shù)，原理比較簡(jiǎn)單，但實(shí)際工作需要排除一些干擾，才能獲得具有一定精度并且可以重復(fù)的結(jié)果。主要的影響因素有： 1．暗電流：光電管在沒(méi)有受到光照時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電流，稱為暗電流，主要來(lái)自光電管極的熱電子發(fā)射。

2．反向電流：光電管的兩極材料不同，在工業(yè)制作過(guò)程時(shí)，陽(yáng)極A往往濺有陰極材料。當(dāng)光射到A上時(shí)，陽(yáng)極A往往也有電子發(fā)射；此外來(lái)自陰極的電子也有被陽(yáng)極表面反射的可能。當(dāng)對(duì)陰極電子加負(fù)壓使之減速時(shí)，對(duì)來(lái)自陽(yáng)極的電子卻起了加速的作用，從而使之到達(dá)陽(yáng)極，形成反向電流。由于上述因素的干擾，實(shí)測(cè)光電效應(yīng)為陰極電流、暗電流和反射電流之和（圖26.3）。由于反向電流和暗電流的存在，使得截止電壓的測(cè)定變得困難。對(duì)于不同的光電管，應(yīng)根據(jù)I-U曲線的特點(diǎn)，選用不同的方法確定截止電壓。這里介紹一種較為簡(jiǎn)單確定截止電壓的方法。

本實(shí)驗(yàn)選取的GD31A型光電管，在截止電壓附近陽(yáng)極光電流上升很快，從I-U曲線中找出電流開始變化的“抬頭點(diǎn)”，用來(lái)確定截止電壓Uc。實(shí)驗(yàn)中一般采用切線交會(huì)法，即將變化緩慢的暗電流和反向電流的切線與光電流上升得快曲線的切線相交，對(duì)應(yīng)的反向電壓即為截止電壓Uc。

八、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.接通鹵鎢燈電源，松開聚光器緊定螺絲，伸縮聚光鏡筒，并適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)橫向調(diào)節(jié)紐，使光束會(huì)聚到單色儀的入射狹縫上。2.單色儀的調(diào)節(jié)（1）單色儀的參數(shù) 波長(zhǎng)范圍 200-800nm 狹縫 固定寬度0.3mm 波長(zhǎng)精度 ±1nm 波長(zhǎng)重復(fù)性 ±0.5nm（2）將光電管前的擋光板置于擋光位置。轉(zhuǎn)動(dòng)波長(zhǎng)讀數(shù)鼓輪（螺旋測(cè)微器），觀察通過(guò)出射縫到達(dá)擋光板的從紅到紫的各種單色光斑，直到波長(zhǎng)度數(shù)鼓輪轉(zhuǎn)到零位置，擋光板上出現(xiàn)白光?？赡馨l(fā)生的零位偏差，實(shí)驗(yàn)讀數(shù)中應(yīng)予以修正。

圖26.5 WGD-100小型光柵單色儀

圖26.6 單色儀的讀數(shù)裝置

（3）單色儀輸出的波長(zhǎng)示值是利用螺旋測(cè)微器讀取的。如圖26.6所示，讀數(shù)裝置的小管上有一條橫線，橫線上下刻度的間隔對(duì)應(yīng)著50 nm的波長(zhǎng)。鼓輪左端的圓錐臺(tái)周圍均勻地劃分成50個(gè)小格，每小格對(duì)應(yīng)1 nm。當(dāng)鼓輪的邊緣與小管上的“0”刻線重合時(shí)，單色儀輸出的是零級(jí)光譜。而當(dāng)鼓輪邊緣與小管上的“5”刻線重合時(shí)，波長(zhǎng)示值為500nm。

4、切斷“放大測(cè)量器”的電源，接好光電管與放大測(cè)量器之間的電纜，再通電預(yù)熱20-30min后，調(diào)節(jié)該測(cè)量放大器的零點(diǎn)位置。3.測(cè)量光電管的伏安特性

（1）取下暗盒蓋，讓光電管對(duì)準(zhǔn)單色儀出射狹縫（縫寬仍取較窄一檔），按上述螺旋測(cè)微器與波長(zhǎng)示值的對(duì)應(yīng)規(guī)律，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)選擇一種波長(zhǎng)輸出，根據(jù)微安表指示，找到峰值，并設(shè)置適當(dāng)?shù)谋堵拾存I；

（2）調(diào)節(jié)“放大測(cè)量器”的“旋鈕1”可以改變外加直流電壓。從－1V起，緩慢調(diào)高外加直流電壓，先注意觀察一遍電流變化情況，記住使電流開始明顯升高的電壓值；（3）針對(duì)各階段電流變化情況，分別以不同的間隔施加遏止電壓，讀取對(duì)應(yīng)的電流值。在上一步觀察到的電流起升點(diǎn)附近，要增加監(jiān)測(cè)密度，以較小的間隔采集數(shù)據(jù)（電流轉(zhuǎn)正后，可適當(dāng)加大測(cè)試間隔，電流可測(cè)到90×10-9A為止）；

（4）陸續(xù)選擇適當(dāng)間隔的另外5--7種波長(zhǎng)光進(jìn)行同樣測(cè)量，列表記錄數(shù)據(jù)。注意事項(xiàng)：

1.GD-31A型光電管屬高靈敏度光電管，但產(chǎn)品個(gè)體之間靈敏度可能會(huì)有較大差別，其中該指標(biāo)較低的光電管，不同頻率單色光的幾條伏安特性曲線容易靠得太近。這時(shí)可在一張35×25cm格紙上分作兩圖，使曲線間有適當(dāng)距離。2.測(cè)微電流時(shí)必須確認(rèn)表針停穩(wěn)后才可以讀數(shù)。

3.實(shí)驗(yàn)中要注意可能出現(xiàn)的微電流計(jì)指針的漂移現(xiàn)象。遇短時(shí)間的漂移，實(shí)驗(yàn)可暫停片刻；對(duì)數(shù)據(jù)有較大影響時(shí)，部分測(cè)量可以重做；若電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，鹵鎢燈宜配接交流穩(wěn)壓器。

九、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理

1.選擇400-550nm之間適當(dāng)間隔的任意波長(zhǎng)作伏安特性曲線，將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表26.1中。

表26.1伏安特性數(shù)據(jù)記錄表

序號(hào) 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....建議：λ1=577.0 nm（黃）

λ2=546.1nm（綠）λ3=435.8nm（藍(lán)）λ4=404.7nm（紫）

λ5=365.0nm（近紫外）

2.在35×25cm或25×20cm毫米方格紙上分別作出被測(cè)光電管在6--8種波長(zhǎng)（頻率）光照射下的伏安特性曲線，并從這些曲線找到和標(biāo)出IAK的遏止電位，填入下表。提示：作GD31A型光電管伏安特性曲線，若用到紅光波段，隨著頻率的降低，遏止電位傾向于從曲線的“拐點(diǎn)”逐漸向上偏移。

表26.2 Uc —?關(guān)系

序號(hào) 波長(zhǎng)λ/nm

頻率/??104HZ

遏止電位Uc/v 1 2 3 4

3.根據(jù)上表數(shù)據(jù)作U0-關(guān)系圖，如得一直線，即說(shuō)明光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與愛(ài)因斯坦光電方程是相符合的。用該直線的斜率

乘以電子電荷e（1.602×10-19C），求得普朗克常量。4.普朗克常量與公認(rèn)值作比較。

第二篇：光電效應(yīng)教案

說(shuō)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(chǎng)。

2.電磁波譜：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線。3.光是一種電磁波。

我們通常所說(shuō)的光包括可見(jiàn)光、不可見(jiàn)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(zhǎng)乘頻率c??? 光速：光傳播的速度。

波長(zhǎng)：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(jiàn)光來(lái)說(shuō)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(shuō)，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(wú)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(guò)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(shuō)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(lái)的，經(jīng)典電磁理論無(wú)法解釋。

三、光電效應(yīng)方程 1.光子說(shuō)

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(jiǎn)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(lái)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(shuō)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(jiàn)，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(wú)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(jiàn)，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(wú)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(shuō)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）

第三篇：《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(shuō)．

2、了解光的量子性，會(huì)用光子說(shuō)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(guò)對(duì)演示現(xiàn)象的觀察，得出光電效應(yīng)的規(guī)律．通過(guò)對(duì)經(jīng)典波動(dòng)理論無(wú)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(guò)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^(guò)程提出的幾種有代表性的學(xué)說(shuō)．（由于前面幾節(jié)內(nèi)容已經(jīng)涉及了光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的發(fā)展過(guò)程，可以簡(jiǎn)單回顧）自從麥克斯韋提出光的電磁說(shuō)，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(lái)了前所未有的困難．今天我們就來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)的規(guī)律，并且通過(guò)分析光電效應(yīng)的規(guī)律弄清為什么波動(dòng)理論無(wú)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?jiǎn)明的板畫，突出了原理，有助于后面對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的進(jìn)一步分析．

問(wèn)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(wèn)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(shuō)明電路中出現(xiàn)了電流．）

問(wèn)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(guò)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(guò)程）

2、研究光電效應(yīng)的規(guī)律

用應(yīng)急燈的可見(jiàn)光照射鋅板，而后用X射線照射鋅板，由于用可見(jiàn)光照射時(shí)無(wú)電流，用X射線照射時(shí)有電流．指出：可見(jiàn)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(jiàn)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(zhǎng)照射時(shí)間，都無(wú)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(wèn)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(guò)．這說(shuō)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(shuō)明飛出的電子具有一定的初速度，具有一定的初動(dòng)能．）

問(wèn)題5：光電子的這一初動(dòng)能是從哪里來(lái)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(wú)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(wú)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(zhǎng)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(wèn)題6：大家看到的現(xiàn)象說(shuō)明了什么問(wèn)題?

（光電效應(yīng)發(fā)生非?？欤茖W(xué)家用儀器測(cè)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(guò)約20-30cm的距離．可以說(shuō)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(guò)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(wèn)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(shuō)明什么?（說(shuō)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(guò)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(guò)閱讀課本，讓學(xué)生熟悉這4條規(guī)律．看表格思考下列問(wèn)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(shuō)光的波動(dòng)理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律？從光電效應(yīng)的發(fā)生過(guò)程來(lái)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(lái)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(wú)關(guān)．大家想一想，波動(dòng)理論為什么無(wú)法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律?

（1）我們先來(lái)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(wú)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(wú)關(guān)）

（3）光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的．也就是說(shuō)，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(guò)程．事實(shí)上光電效應(yīng)幾乎瞬時(shí)發(fā)生說(shuō)明一旦發(fā)生光電效應(yīng)，幾乎不需要能量的積累過(guò)程．（板書：

3、弱光照射時(shí)應(yīng)有能量積累過(guò)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(guò)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(lái)，愛(ài)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(shuō)．

4、光子說(shuō)

閱讀課文分析：

問(wèn)題8：光子說(shuō)與波動(dòng)理論的主要區(qū)別是什么?

（光子說(shuō)認(rèn)為能量是一份一份的，與頻率有關(guān)，而波動(dòng)說(shuō)認(rèn)為能量是連續(xù)的，與頻率無(wú)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(cè)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(ài)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(jiǎn)稱光子，光子的能量跟光的頻率成正比，即：

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

光子說(shuō)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(ài)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(shuō)，是對(duì)科學(xué)的重大貢獻(xiàn)．這也說(shuō)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(shuō)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(ài)因斯坦光電方程．

（板書：愛(ài)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(jiǎn)單介紹，對(duì)層次較好的學(xué)生可以練習(xí)簡(jiǎn)單計(jì)算，深入理解方程的意義．

第四篇：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(shuō)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(wú)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(guò)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(guò)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(shuō)：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(guò)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(cè)到的不同波長(zhǎng)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(cè)到的不同波長(zhǎng)種類N為：

考點(diǎn)：原子的能量包括電子的動(dòng)能和電勢(shì)能(電勢(shì)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(shì)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

第五篇：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(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

(2)知道愛(ài)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(guò)程與方法：經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)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(wèn)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(lè)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(ài)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(guò)程?

(多媒體投影，見(jiàn)課件。)光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步說(shuō)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(shuō)無(wú)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(wèn)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(guò)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(shuō)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(jiàn)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(lái)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(chǎng)作用下形成光電流。

概念：遏止電壓，將換向開關(guān)反接，電場(chǎng)反向，則光電子離開陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用。當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)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(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)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(wú)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(chǎng)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(shuō)，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(wú)論光強(qiáng)再大也沒(méi)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(guò)程。

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

4、愛(ài)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(shuō)，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(ài)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(ài)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(ài)因斯坦光子假說(shuō)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(guó)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(ài)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(ài)因斯坦和密立根

由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)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(guò)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。