高二物理教案：《光電效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)(2)

　　(一)引入新課

　　回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對光的本性的認(rèn)識的發(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。對這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問題的研究，使得人們對光的又一本質(zhì)性認(rèn)識得到了發(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

　�、俟怆娏髋c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。

　�、诮刂诡l率νc ----極限頻率，對于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率νc ，當(dāng)入射光頻率ν>νc 時(shí)，電子才能逸出金屬表面;當(dāng)入射光頻率ν <νc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)。