高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-5第十七章 波粒二象性2 科学的转折：光的粒子性教案设计

09春学期高二物理学科（选修）教学案

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课题：17.2  科学的转折：光的粒子性（一）

三维教学目标

知识与技能

（1）了解光电效应现象

（2）通过实验了解光电效应的实验规律。

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。

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：光电效应的实验规律

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学过程：

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？

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。

进行新课

一、光电效应的实验规律

1.光电效应概念：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。

（2）光电效应实验规律

①  存在着        电流   

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 存在着           和                

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：

截止频率νc ----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νc ，当入射光频率ν>νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν <νc时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。

③ 效应具有            

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。

教学反思: