§2光的粒子性 【教学目标】 1、了解光电效应的基本规律和光电效应的应用。 2、掌握光子说的基本内容及其对光电效应的解释。 【教学过程】 引入新课: 光的电磁说，使光的理论发展到相当完美的地步，取得了巨大成就，但是并不能解释所有的光现象，光电效应现象的出现，光的电磁说遇到了不可克服的困难。 演示光电效应实验： 锌板被光照后，验电器带正电， 说明从锌板表面上发射出电子 一、光电效应 1、定义：在光（包括不可见光）照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应。发射出的电子叫光电子。 对光电效应的研究，（演示课件）得出如下结论 2、光电效应规律： （1）任何一种金属都存在一个极限频率γ0，（或极限波长λ0），入射光的频率γ必须大于γ0，或（入射光的波长λ小于λ0），才能产生光电效应。 （2）发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光的频率增大而增大，还与金属材料有关。 光电效应中从金属中出来的电子,有的从金属表面直接飞出,有的从内部出来沿途与其他粒子碰撞,损失部分能量,因此电子速度会有差异,直接从金属表面飞出的速度最大,其动能为最大初动能. （3）发生光电效应时，入射光照射到光电子的发射几乎是瞬时的，时间小于10-9秒。 （4）发生光电效应时，光电流的饱和值与入射光强度成正比，即单位时间、内从极板上逸出的光电子数与入射光强度成正比。 光的强度:指的是单位时间里入射到(金属)单位面积的光子总能量. 光的强度取决于:单位时间内照射的光子个数和单个光子的能量. 入射光强度E=Nhγ，光电流I=q/t=Ne/t 光照不变,增大UAK,G表中电流达到某一值后不再增大,即达到饱和值. 存在遏止电压UC:光电流减小为零时的反向电压 当加反向电压时，电子做减速运动，根据动能定理： -eU=Ek-，当电流为零时，eUC= UC为反向遏止电压。 对于一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。 二、波动说对光电效应规律解释的困难：由波动理论可知，光的能量由光的强度决定，而光的强度又由光的振幅决定，与光的频率无关，因此不论光频率如何。只要光的强度足够大，或照射时间足够长，都应该有足够的能量产生光电效应，然而，这与实验规律相矛盾，任何金属都有极限频率γ0的存在，当入射光的频率大于极限频率才可产生光电效应。若入射光频率小于极限频率不任光强如何大，均不能产生光电效应。 三、爱因斯坦解释光电效应 1、光子说：爱因斯坦在普朗克的量子理论的基础上，指出，光的传播是不连续的，而是一份一份的。每一份光称一光子，光子的能量E=hγ，而光的强度Nhγ，N为光子数目，h为普朗克恒量为6.63×10-34Js。 2、爱因斯坦光电效应方程 根据能量守恒定律，光电效应过程中存在如下关系：=hν-W0 式中为光电子最大初动能，hν为入射光子能量，W0为金属逸出功（使电子脱离某种金属所做功的最小值W0=hν0） 3、光子说对光电效应的解释：当光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子动能增加，当动能足够大，能够克服内部原子对它的引力。电子就可离开金属表面逃逸出来，成为光电子。发生光电效应，但电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动，有的向金属内部运动，并不出来，有的向金属表面运动，故经过路程不同，损失的能量不同。因此，从表面出来时的初动能也不同，只有直接从金属表面出来的光电子才具有最大初动能。 逸出功W，金属表面上光电子克服金属原子的引力做的功；它与材料有关，不同金属材料，逸出功不同，某一种金属材料，逸出功一定。 ①对于某种金属材料：W一定，当入射光的频率增大，刚逸出的光电子最大初动能增大，若入射光频率减少，小到入射光的能量不足以克服逸出功，就不能逸出光电子，即也就不能产生光电效应，故每种金属材料均存在极限频率。 ②不同金属材料，W不同，所以极限频率ν0不同。 注意：入射光的强度等于Nhv，这里N为光子数目。对于某种频率的入射光改变光强，即改变光子数目，达到改变光电子数目，从而使光电流饱和值改变的目的。 4、光电效应方程图像 四、小结 1、光电效应定义 2、光电效应规律 （1）产生条件 （2）光电子最大初动能由什么决定？ （3）饱和光电流由什么决定？遏止电压公式 3、爱因斯坦光电效应方程 教学反思： 本节课完成了光的粒子性中光电效应的教学，由于学生基础较差，在光电效应定义的教学中学生对于电子电性不了解，导致锌板带电错误，光电效应规律中正反向电路不掌握，在这部分内容中多花了时间，导致教学内容的完成较匆忙，最后没来得及讲解例题，由于这部分内容本就是重点和难点，导致学生的理解也存在一定的困难。 教学评价： 1、教学设计合理重难点突出，教学目标清晰、具体 2、知识点讲解透彻，课堂效率高，帮助学生多方面理解知识点 3、教学内容安排太多，留给学生思考反思时间不够。