光电效应新课2
光电效应2(爱因斯坦的光电效应理论)
4.2光电效应2（爱因斯坦的光电效应理论）讲授新课 一、爱因斯坦的光量子假设爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：1.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为h ν。
这些能量子后来被称为光子。
νh E =2.爱因斯坦的光电效应方程一个电子吸收一个光子的能量h ν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k ，即：νW E h k +=或-νW h E k =221c e k v m E =——光电子最大初动能W 0 ——金属的逸出功 3.光子说对光电效应的解释①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek 与入射光的频率成线性关系，与光强无关。
只有当h ν>W 0时，才有光电子逸出，h W c 0ν=就是光电效应的截止频率。
②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。
③光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。
思考与讨论：爱因斯坦光电效应方程给出了光明确光子的概念，并知道其能量的大小。
分析光电子的能量和逸出功之间的关系，总结出光电效应方程。
理解光子说对光电效应现象的解释。
结合能量守恒定律分析光电效应方程，培养学生应用能量守恒定律解决问题的科学思维方式。
电子的最大初动能E 与入射光的频率v 的关系。
但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是截止电压U 。
那么，怎样得到截止电压U 。
与光的频率v 和逸出功W 0的关系呢?利用光电子的初动能E = eU C 。
和爱因斯坦光电效应方程Ek= hv- W 0,可以消去E,从而得到Uc 与v 、W 0 的关系，即eW v e h U C 0-=对于确定的金属，其逸出功W 0是确定的，电子电荷e 和普朗克常量h 都是常量。
上式中的截止电压U c 与光的频率v 之间是线性关系，Uc-v 图像是一条斜率为h/e 的直线爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。
4.2光电效应(第2课时） 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3
4.2光电效应(第2课时）〖教材分析〗本节由光电效应方程、康普顿效应和光的波粒二象性三部分组成，其中光电效应方程是本节重点内容，它进一步揭开了光的粒子特性。
光的波粒二象性教材中先通过科学们对光的本性的历史过程简单回顾，引入二象性的理论。
本节教材是对学生进行类比思想方法以及物理兴趣培养的好题材。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶形成光量子初步的物理观念，通过学习康普顿效应解释一些天空为什么是蓝的现象，能应用光的波粒二象性解决一些实际问题。
科学思维∶运用光量子假说成功解释光电效应和康普顿效应，形成光具有能量和动量的思维观念。
科学探究：通过光量子假说分析光电效应的实验规律和康普顿效应。
科学态度与责任∶通过物理学史的学习，使学生能从科学家的工作中感悟科学探究，培养学生类比思想，以及严谨的科学思维。
〖教学重难点〗教学重点：光电效应方程、康普顿效应和光的波粒二象性。
教学难点：光电效应方程和光的波粒二象性。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入复习回顾光电效应的实验规律。
存在截止频率，与频率有关；存在饱和电流，与光强有关；存在遏止电压，与频率有关；光电效应的瞬时性。
光电效应中，光照射的瞬间就发出了光电子，而它的最大时动能以及光电效应的产生条件都跟频率有关。
这和波动理论格格不入，那到底应该如何解释他们。
这引发了物理学家们的认真思考。
二、新课教学（三）爱因斯坦的光电效应理论1.光量子理论能量量子化认为：电磁波的辐射和吸收是不连续的，一份儿一份儿的，每一份叫做一个能量子。
借用这一观点，爱因斯坦提出光量子化模型。
光量子认为：光不但在发射和吸收的时候，能量是一份一份的，而且光本身就是由一份一份的能量子组成的。
光子的能量：E = hν也就是说光其实是由光子组成的，这些光子沿光的传播方向，以光速c 运动。
2.光电效应方程按照爱因斯坦的理论，当光子照到金属上时，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv ，在这些能量中，一部分大小为W 0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能。
光电效应及其应用教案2
光电效应及其应用教案2课堂教学设计1.教学目标：（1）了解光电效应的基本概念、实验现象和理论解释；（2）学习掌握光电效应的基本方程，并能够运用基本方程进行计算分析；（3）了解光电效应在技术和实际生活中的应用。
2.教学重点：（1）光电效应的基本概念、实验现象和理论解释；（2）光电效应的基本方程及其计算方法。
3.教学难点：（1）理解光电效应的物理本质和机制；（2）学会运用光电效应的基本方程进行计算和分析。
4.教学方法：讲授、实验演示、讨论5.教学用具：黑匣子、钠光源、放大器、计算机等。
6.教学内容：1.引言通过引导学生回忆《原子物理学》课程中学到的电子的波粒二象性、波函数等基本概念，介绍光电效应是近代物理学研究的重要课题之一，对于理解光的本质、微观粒子的本质以及现代技术的应用有着重要的意义。
2.实验演示展示一台黑匣子设备，分别通过调节钠光源的电压和计算器读数来演示光电效应实验。
通过实验演示，引导学生了解光电效应的基本实验现象和条件。
3.理论知识（1）光电效应的基本概念、物理本质和实验现象。
（2）阐述光电效应所需的三个条件：光的频率、光子能量以及一定的电场强度。
（3）导出光电效应的基本方程：K.E. = hν - φ，其中K.E.为光电子的最大动能、h为普朗克常数、ν为光的频率、φ为金属表面的逸出功。
（4）讲解光电效应的应用：光电池、速度测量仪、X光机、电子显微镜等。
4.讨论学生分组进行讨论，针对以下问题进行探讨：（1）什么是光电效应？它所需的三个条件是什么？（2）详细解释光电效应的基本方程K.E. = hν - φ，并解释其中每个量的物理意义。
（3）光电效应的应用有哪些？请分析其原理，并举例说明。
7.作业布置（1）预习课本相关知识并做好笔记，以便复习和巩固。
（2）收集并整理关于光电效应应用的相关材料，以便进行研究和分享。
二、教学反思本次课程围绕光电效应的基本概念、实验现象和理论解析，结合开展实验演示和分组讨论的方式，以加深学生对光电效应的理解和认识，为今后的深入研究和应用奠定了基础。
2光电效应-人教版高中物理选择性必修第三册(2019版)教案
2 光电效应-人教版高中物理选择性必修第三册（2019版）教案一、教学目标1.了解光电效应的最基本的物理概念和实验现象2.掌握光电效应中电子最大的动能的计算方法和组成光电效应电路的元器件的功能3.深刻认识光电效应实验对探究电子运动规律和量子物理理论的重要意义二、教学重难点1.教学重点：光电效应的基本概念及光电效应电路的组成和性质2.教学难点：如何深入理解量子物理学在解释光电效应中电子运动规律和实验中的应用三、教学内容1. 光-电子性质的初探在物理学上，我们知道光和电子都具有波粒二象性，而光-电子它们之间的相互作用与物质的微观结构有关。
在光线作用下，物质能够发射出电子，这一现象就被称为光电效应。
2. 光电效应的实验现象为了直观地展示光电效应的实验现象，我们可以将光线照射在具有光电效应性质的物质上，然后用电压表来测量电子从物质表面飞出时的电压。
通过实验观察与结果分析，可以发现光电效应具有以下几个特征：1.电流与光强成正比2.光的颜色对电压的影响3.辐射光强对电压的影响4.固定光强时，阴极的材料对电压的影响3. 光电效应的基本物理概念在光电效应的实验过程中，其表现与光的颜色、光线的强度等因素均有关系，我们需要运用物理学的知识对这些现象进行分析和解释。
4. 组成光电效应电路的元器件在实验过程中，我们需要用到一些元器件共同组成光电效应电路。
这些元器件包括电源、半导体光电元件和电子示波器等。
5. 计算光电效应中电子最大的动能在光电效应实验过程中，需要对电子运动规律进行计算分析。
其中，最重要的是计算光电效应中电子最大的动能，这个动能可以反映出光电效应的特性。
四、教学建议在教学过程中，我们应该采取积极的教育手段，例如：1.利用教学动画和视频进行生动形象的讲解2.常规性的练习题和实验课的设计和讲解3.借助量子物理学原理进行深度的探究通过以上教育手段的融合，可以让光电效应的知识全方位、多角度的呈现出来，从而让学生更好的理解和掌握光电效应的知识和应用。
《光电效应》参考教案2
光电效应★新课标要求（一）知识与技能1．通过实验了解光电效应的实验规律。
2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
3．了解康普顿效应，了解光子的动量（二）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。
（三）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★教学难点爱因斯坦光电效应方程以及意义★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排2 课时★教学过程（一）引入新课提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体投影，见课件。
）学生回顾、思考，并回答。
教师倾听、点评。
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。
（二）进行新课一、光电效应的产生1．光电效应教师：实验演示。
（课件辅助讲述）用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。
学生：认真观察实验。
教师提问：上述实验说明了什么？学生：表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。
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。
概念：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。
光与电：光电效应实验教案
一、教案基本信息教案名称：光与电：光电效应实验教案适用年级：高中物理课时安排：2课时教学目标：1. 让学生了解光电效应的定义和条件。
2. 使学生掌握光电效应实验的基本原理和操作方法。
3. 培养学生的实验操作能力和团队协作精神。
教学重点：1. 光电效应的定义和条件。
2. 光电效应实验的操作方法和注意事项。
教学难点：1. 光电效应实验的操作方法和注意事项。
2. 实验数据的处理和分析。
教学准备：1. 光电效应实验装置。
2. 实验报告表格。
二、教学过程第一课时1. 导入新课教师通过展示光电效应的图片和视频，引导学生思考光与电之间的关系，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解教师讲解光电效应的定义、条件和相关原理，如爱因斯坦的光量子假说和光电效应方程。
3. 实验演示教师进行光电效应实验的演示，讲解实验装置的组成、操作方法和注意事项。
4. 学生实验学生分组进行光电效应实验，记录实验数据。
第二课时1. 实验分析教师引导学生分析实验数据，探讨光电效应的规律。
2. 知识拓展教师讲解光电效应在现代科技领域的应用，如太阳能电池、光电子技术等。
3. 课堂小结教师总结本节课的主要内容和知识点，强调光电效应实验的操作方法和注意事项。
4. 作业布置学生完成实验报告，总结实验结果和收获。
三、教学反思教师在课后对自己的教学进行反思，分析教学过程中的优点和不足，为下一节课的教学做好准备。
关注学生的学习情况，对学生在实验过程中遇到的问题进行解答和指导。
四、课后作业学生完成实验报告，深入研究光电效应的相关知识，如光电子的最大动能与入射光的频率关系等。
五、教学评价通过学生的实验报告、课堂表现和课后作业，评价学生对光电效应实验的理解和掌握程度，为后续的教学提供参考。
对学生的实验操作能力、团队协作精神和创新能力进行评价，为提高学生的物理素养奠定基础。
六、教学活动设计6. 光电效应实验操作指导教师通过PPT或实验指导书，详细介绍光电效应实验的操作步骤，包括实验设备的连接、实验参数的设置、实验数据的记录等。
高二物理新课选修3-5——两课时《光电效应》教学设计
高二物理新课选修3-5——两课时《光电效应》教学设计学习目标1、了解光电效应的规律及光电管的工作原理；2、知道并理解极限频率、遏止电压的概念；3、理解光电效应与光的电磁理论的矛盾重难点1. 了解光电效应的规律及光电管的工作原理；2、知道并理解极限频率、遏止电压的概念学习过程1．各种色光的频率：从红到紫的频率依次变大。
2．光的波长λ与频率ν的关系：c＝λv，式中c为光速．【学习探究】一、光电效应与光电流[导学探究] 问题一：如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫外线)．图1用弧光灯照射锌板，看到的现象______，说明___________________________________答案：验电器指针偏角张开锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电问题二：光电流的产生是光照射的结果．如图2所示是用来探究光电流的大小与入射光强度和频率关系的实验装置图．光源强度可以通过改变光罩上出射孔的数目或大小来改变，光的频率可以用不同的滤色片来改变．(1)在频率不变(保持蓝光不变)的情况下，改变入射光的强度，光电流的大小如何变化？(2)将光的强度保持不变，更换滤色片以改变入射光的频率(蓝光、绿光、红光为例)，光电流有什么变化？这说明什么问题？答案：(1)随着光强的增加，光电流逐渐变大．(2)蓝光和绿光都有光电流产生，而红光照射时没有，即使增强红光的强度依然没有光电流．这说明对于某种金属只有光的频率足够大，才能发生光电效应．如小于某个频率值，光再强也不能发生光电效应．[知识梳理] 1．光电效应：(1)光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象．(2)光电子：光电效应中发射出来的电子．(3)光电流：光电子定向运动形成的电流．2．光电流的变化：在正向电压一定的情况下，光电流的变化与入射光的强度有关，与入射光的频率无关，光源强度可以使光电管阴极单位时间内发射的光电子数目变化．3．极限频率：对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流．我们将ν0称为极限频率．[即学即用]例1：一验电器与锌板相连(如图所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．图(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．答案：(1)减小(2)无解析(1)当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．(2)使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外线比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．二、遏止电压[导学探究]问题三：（1）如图3所示是测量遏止电压的示意图，利用它可测量光电子的最大初动能．①光电管两极加的是什么电压？有何作用？②当反向电压增大时，光电流怎么变？③怎样求得光电子的最大初动能？（2）在图3中，利用蓝光照射，加反向电压，逐渐增大电压，直至光电流为零，记录遏止电压的值．改变入射光强度，记录的遏止电压的值有什么特点？(3)维持光源强度不变，改变入射光的频率．先采用蓝光作为入射光，记录遏止电压值；再换绿光作为入射光，记录遏止电压值．有什么现象？(4)综合上面的分析，关于光电子的最大初动能与入射光频率，能得出什么结论？答案：(1)①反向电压使光电子减速②减小③当图中光电流为零，所加的反向电压为U0时，有成立．eU0就是光电子的最大初动能．(2)不变．(3)绿光时较小．(4)遏止电压只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．而遏止电压对应光电子的最大初动能，也就是说其最大初动能也只与入射光的频率有关．[知识梳理]遏止电压：1．定义：在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压，用符号U0表示，光电子到达阳极要克服反向电场力做的功W＝eU0.光电子最大初动能。
光电效应教案
光电效应教案引言：在现代物理学中，光电效应是一个重要的概念，它对于解释光与物质相互作用以及量子理论的发展具有重要意义。
本教案将以光电效应为主题，通过介绍基本原理、实验说明和应用领域，帮助学生全面了解光电效应的相关知识。
一、基本原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属释放出电子的现象。
该现象与光的能量和频率有关。
以下是光电效应的基本原理：1. 光子：光是由光子组成的粒子。
光子具有能量，且其能量与光的频率成正比。
2. 电子释放：当光照射到金属表面时，光子传递能量给金属内的电子。
如果光子的能量高于金属表面电子的束缚能，电子将被释放出来。
3. 动能：被释放的电子称为光电子，它们具有一定的动能。
光电子的动能与光子能量的差异有关。
二、实验说明为了让学生更好地理解光电效应，可以进行一系列简单的实验。
以下是一个示例实验：实验名称：光电效应实验实验材料：- 光电效应实验装置（包括光源、金属板、电压表等）- 多米诺骨牌实验步骤：1. 设置光电效应实验装置，确保光源和金属板正常工作，并将电压表连接到金属板上。
2. 将金属板置于光源的照射下，观察电压表是否有输出。
3. 调整光源的亮度，记录不同亮度下的电压表读数。
4. 将一张透明玻璃板放置在光源和金属板之间，观察电压表的变化。
5. 将多米诺骨牌置于光源的照射下，观察电压表是否有输出。
实验结果：通过实验观察和记录，学生可以得出以下结论：- 当光照射到金属板时，电压表会显示一个正值，表明有光电流产生。
- 随着光源亮度的增加，电压表的读数也会增加。
- 在光照强度不变的情况下，放置透明玻璃板并不影响电压表的读数。
- 光照射到非金属物质（如多米诺骨牌）时，电压表不会有输出。
三、应用领域光电效应在生活和科学研究中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 太阳能电池：光电效应是太阳能电池的基本原理。
当光子照射到太阳能电池上时，光电效应会产生电子流，从而转化为电能。
2. 光电倍增管：光电倍增管利用光电效应实现粒子轨迹的探测。
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- eU= 0 - EKm eU= EKm
U= EKm / e 又因为 E Km= hν- W
上式变形：U= （hν- W）
/e
根据数据作Uc—ν图象即可求得
康普顿效应
1.光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传 播方向发生改变,这种现象叫做光的散射
2.康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射 的实验时，发现散射（反射）后的光线 中有比入射光波长更长（频率更低）的 射线。
爱因斯坦的光子说
为了解释光电效应，在普朗克研究电磁 辐射理论的启发下，爱因斯坦于1905年 提出了光子说。
1.光子说：在空间传播的光不是连续的 而是一份一份的，每一份叫做一个光子， 光子的能量跟它的频率成正比。即 E＝ hν
2.光子说能很好地解释光电效应 a.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 的动能不需要积累的过程立刻增大。如 果电子的动能足够大，能克服原子核对 它的束缚，就可以离开金属的表面逸离 出来，成为光电子。
2.光子说能很好地解释光电效应 b．处于金属表面上的电子吸收光子的能 量后最容易逸出，但要克服金属原子核 的引力做功(叫做逸出功，用W表示)，逸 出时还带有（最大）初动能
E Km= hν- W
如果入射光子的频率比较低，电子的能 量小于金属的逸出功就不能产生光电效 应，这就是金属存在极限频率的原因。
康普顿效应
康普顿效应
按经典电磁理论：如果 入射的 X 光是电磁波 的话，散射（反射）后 光的波长（频率）应该 和原来一样，是不会改 变的！即使能量减少了 也只是造成振幅减小， 而与频率无关。这显然 与实验不符。
康普顿
光子说解释：入射 的X光子能量只与频 率有关，散射（反 射）后光子能量减 少了，所以它的频 率降低（波长要增 大）。这与实验相 吻合。
由爱因斯坦光电效应方程可知，极限频 率与金属逸出功有关，
E Km= hν- W
取临界状态，刚好逸出时动能为0， 即： 0 = hν极 - W
h ν极 = W
ν极 = W/h
c.不同金属的逸出功是不同的，所 以其极限频率也不同，入射光的频 率必须大于极限频率才能发生光电 效应。 d.如果已经能发生光电效应，当入 射光增强时（单位时间内入射的光 子数目增多），产生的光电子数目 也增多，则形成的光电流也增大。
康普顿
康普顿散射实验的意义
1.支持了爱因斯坦“光量子”假设；
2.首次在实验上证实了“光子具有动量” 的假设；
3.证实了在微观世界中，动量和能量守 恒定律仍然是成立的。
康普顿效应 间接证实了爱因斯坦的光 子说，揭示了光粒子性的 一面。
1．关于光电效应说法正确的是： A．只要入射光的强度足够强，照射时足够 长就一定会产生光电效应； B．光电子的最大初动能随入射光的强度增 大而增大； C．在光电效应中，饱和光电流的大小与入 射光的强度无关； D．任何金属都有极限频率，低于这频率的 光不能发生光电效应。
D
2．若3.5ev能量的光子照射某金属产生 光电效应时，光电子的最大初动能为 1.25ev，则要使这金属发生光电效应， 照射光的频率不能小于： A．3.02×1014Hz B．5.43×1014Hz C．10.86×1014Hz D．13.87×1014Hz
B
光电流强度的决定
当用光照射，电流表中有读数时，若增大电 压，电流表读数增大。
饱和光电流
但电压足够大后，电流表读数不再改变，这 就是饱和光电流。表明逸出的光电子已全部 到达A极。
光电流强度的决定
当然此时若再增大入射光强度，逸出的光电 子又会增多，饱和光电流也会随之增大。 当入射光的频率大于极限频率时,光电 结论: 流强度与入射光的强度成正比。
以上两图有何区别？
当加上反向电压时，从 反向遏止电压 K极逸出的光电子向A 极做减速运动，到达A 板的光电子数目减少， 电流表读数也减少。 当反向电压大到一定程 度时，具有最大初动能 的光电子都不能到达A 极了，电流表读数也减 为0，此时的电压叫作 遏止电压。
综上所述，遏止电压和最大初动能有关