(张静A)光电效应教学指导书
4.2光电效应(第1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1课时）〖教材分析〗本节由光电效应的实验规律和光电效应解释中的疑难两部分组成，内容不多，但是难度大，也很抽象。
本节知识是本章的重点内容，为下一节认识光的粒子性做好铺垫。
光电效应的实验能够培养学生提出问题、猜想与假设、分析论证等能力。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道光电效应的实验规律以及用波动理论解释中的疑难。
科学思维∶运用光的波动理论能对光电效应的实验规律提出有依据的质疑，形成对比、质疑的思维。
科学探究：通过观察光电效应的实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。
科学态度与责任∶领略微观世界的奇妙和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲，能够体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
〖教学重难点〗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。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。
用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。
这个现象说明了什么问题?实验现象：看到验电器的薄片，张角逐渐减小。
实验分析：光具有能量，用光照着金属，会使金属内的自由电子能量增大，摆脱金属的束缚，跑到金属外面去，锌板上的正电荷与验电器薄片上的负电荷中和，所以夹角减少。
实验结论：说明紫外光照射后的锌板带的是正电，电子从锌板表面逸出。
光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。
这种电子常称为光电子。
动图展示光电效应的过程。
思考：怎么衡量光电效应的强弱呢？这就得看单位时间内电子跑出来多少，这用验电器就不方便，所以使用这样的电路。
二、新课教学（一）光电效应的实验规律1.研究光电效应的电路图①阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极。
②K在受到光照时能够发射光电子③阳极A吸收阴极K发出的光电子，形成光电流，光电流越大，说明光电效应越强。
（只要读出电流的大小，就知道光电效应的强弱了）思考：为什么要加正向电压？不加正向电压电路中有电流吗？电压表电流表，用来测电压电流的，电阻用来保护电路什么的。
6.2光电效应教学设计-2023-2024学年高二下学期物理教科版(2019)选择性必修第三册
1. 多媒体设备：利用多媒体课件，以图文并茂的形式展示光电效应的原理、实验现象和数据处理方法，增强学生的直观感受，提高教学效果。
2. 教学软件：运用教学软件进行互动式教学，如光电效应模拟实验软件，让学生在虚拟环境中进行实验操作，加深对知识点的理解和记忆。
3. 在线资源：引导学生利用互联网资源，如学术论文、科普文章、在线视频等，拓展学生的知识视野，提高学生的自主学习能力。
在推导光电效应方程时，可以引导学生运用能量守恒定律和动量守恒定律，结合普朗克常数、光的频率、金属的逸出功等概念，推导出E_km = hν - W_0这个方程。
在讲解光电流的强度与入射光的强度关系时，可以通过实验操作，让学生观察不同强度入射光下的光电流大小，从而理解入射光越强，光电流越大的原因。
在分析光电效应实验现象时，可以引导学生观察光电流的产生、光电流的饱和现象、光电流与入射光频率的关系等，并教授学生如何处理实验数据，从而深入理解光电效应的实质。
3. 运用光电效应解决实际问题：学生将能够将所学知识应用到实际问题中，例如，分析太阳能电池的工作原理，了解光电效应在现代科技领域中的应用。
4. 提升科学探究能力：通过参与小组讨论和实验操作，学生将能够提高观察、思考、分析和解决问题的能力，培养实验操作能力和科学探究精神。
5. 增强科学思维和科学态度与价值观：学生将能够通过光电效应的学习，培养抽象思维和逻辑推理能力，提高对物理学科的兴趣和热情，树立科学态度和价值观。
题目：一个光电管的工作电压为1000V，当光电流为1.0 × 10^-3 A时，计算光电子的最大动能E_km。
答案：
光电子的最大动能E_km可以通过光电流公式I = e(E_km - W_0) / h计算得出。其中，I为光电流，e为电子电荷，W_0为金属的逸出功。
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。
高二物理教案：《光电效应》
高二物理教案：《光电效应》科学家的天职叫我们应当继续奋斗，彻底揭露自然界的奥秘，掌握这些奥秘便能在将来造福人类。
下面是本文库为您推荐高二物理教案：《光电效应》。
【三维教学目标】1、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2、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。
3、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【教学过程】（一）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（多媒体投影，见课件。
）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1、光电效应实验演示1：（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。
上述实验说明了什么（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。
光电效应实验指导书说明书
Planck’s Constant–Measuring hDr.Darrel Smith1Physics DepartmentEmbry-Riddle Aeronautical University(Dated:10February2014)The purpose of this experiment is to measure Planck’s constant,h,a constant that describes the quantum of action in quantum mechanics.This experiment measures the kinetic energy of ejected electrons due to the photoelectric effect.In this lab,photons havingfive different wavelengths(i.e.,different energies)are incident on a clean metal surface.A linear relationship is observed between the photon frequency(f=c/λ)and the kinetic energy of the ejected electrons.Two parameters are measured in the straight-linefit,the work functionφ,and Planck’s constant h.I.BACKGROUNDThe Planck’s Constant Apparatus is described in theinstruction manual found on my physicsx website.At the beginning of the20th century,Max Planck con-structed a model that described the radiation spectra emitted from a blackbody sources.The success of his model hinged on the assumption that electromagnetic radiation was quantized(i.e.,the radiation of frequency f can only be emitted in integral multiples of the basic quantum hf).However,it was Einstein who correctly described the photoelectric effect in terms of Planck’s constant h.II.THE EXPERIMENTIn this experiment,the photons from a light source pass throughfive different band-passfilters,one at a time.After the light passes through one of thefilters, only a narrow range of frequencies(f)are permitted to pass to the photocell surface.Since the electrons are bound to the metallic surface,they must absorb the “whole”photon to overcome the work function(φ),the binding energy holding the electron to the surface.Any excess energy results in the kinetic energy of the elec-tron.We can write this relationship using conservation of energy:K max=hf−φ(1) where K is the kinetic energy,f is the frequency,andφis the work function measured in eV.The kinetic energy in Eq.1produces a current when collected on the cathode plate and this is recorded by the ammeter.A variable voltage source provides a reverse-biased voltage that slows the electrons during their tran-sit.The voltage is increased until the most energetic electrons arefinally brought to rest.The voltage(V max) at which this occurs is recorded in order to calculate the maximum kinetic energy(K max=eV max).FIG.1.Thisfigures shown the approximately monoenergetic photons incident on a photocell causing electrons to be ejected from the metallic surface.The electrons are collected on the cathode to the left and a current is recorded on the ammeter. Figure is from Taylor and Zafiratos,Modern Physics.III.THE EQUIPMENTThe equipment includes the following:1.a mercury light source,2.a set of5interferencefilters,3.an object glass to focus the mercury lamp on thephototube’s cathode plate,4.a GD-2phototube,and5.a picoampere amplifier and control unit.and these are described in the instruction manual.When you handle the interferencefilters,please make sure to keep yourfingers,dust,and dirt offthe surface.Han-dle them carefully by their edges.Also,make sure that you start with the coarse setting on the pico-ammeter (∼10−10A)before advancing to the more sensitive set-tings(∼10−12A).A picture of the equipment used in this experiment is shown in Fig.2.IV.PROCEDUREYou willfind more information regarding the experi-mental procedure in the following material:2FIG.2.Thisfigures shows the equipment used in the Planck’s Constant Apparatus.The unit in the foreground is the pi-coammeter.The two units in the background are the mercury lamp(right),and the photocell(left).Filters are attached to the photocell tube allowing a narrow range of wavelengths into the photocell.•my physicsx webpage,•your Modern Physics textbook(chapter4.3)The procedure is pretty straight forward.There are five interferencefilters,each with a range of bandpass frequencies.The transmission probability for each filter can be seen in Fig.3.As you can see,there is a width associated with eachfilter(i..e.,a range of frequencies are transmitted),not just one very narrow frequency.After inserting thefirstfilter,adjust the FIG.3.Thefigure shows the transmission spectra for thefive filters used in the Planck’s Constant Apparatus.Datafiles for each spectrum can be found in my PS315course on my physicsx website.Courtesy of Dr.A.Gretarsson.reverse-bias voltage to where the current approaches zero.The value of the potential is the V max for that particular frequency.Repeat this process for the otherfilters and determine the maximum potential V max required to bring the current to zero on the picoammeter. N.B.Please take some time to read Section5titled “Operation”of the picoampere amplifier.Thecorrect operation of the picoammeter is criticalfor obtaining good data from this experiment. After making a table of the maximum potentials (volts),and the frequencies(Hz),you will make a plot of the K max vs.f as shown in Fig.4.FIG.4.Thisfigure shows the linear relationship described by Eq.1.Notice the cutofffrequency at f o.Photons with frequency less than f o have insufficient energy required to overcome the work functionφin order to remove the electron from the metallic surface.In other words,hf o<φ.Figure is from Taylor and Zafiratos,Modern Physics.A.Supplemental MaterialThere are no other leaflets or manuals relating to this experiment;however,I encourage you to read about the photoelectric effect from other sources,for example, other modern physics textbooks found in the library,as well as reliable sources on the internet.V.IMPORTANT CONSIDERATIONS•Keep thefilters clean.Hold them by their edges.•Let the mercury lamp warm up(∼10-20minutesbefore making measurements.•Do not stare at the mercury lamp.It’s pretty in-tense.•Make sure to read section5on the operation of thepicoammeter before using it.。
光电效应教案
光电效应教案一、关键信息1、教学目标学生能够理解光电效应的基本概念和现象。
学生掌握爱因斯坦光电方程，并能进行简单的计算。
学生了解光电效应在现代科技中的应用。
2、教学重难点重点：光电效应的实验规律和爱因斯坦光电方程。
难点：对光电效应中光子与电子相互作用的理解。
3、教学方法讲授法实验演示法小组讨论法4、教学资源多媒体设备光电效应实验仪器5、教学评价课堂提问课后作业实验操作表现二、教学内容11 引入通过展示一些与光和电相关的现象，如太阳能电池板、光电鼠标等，引发学生对光与电之间关系的思考，从而引入光电效应的主题。
111 光电效应的实验现象介绍光电效应的实验装置和实验过程，展示当光照射到金属表面时，电子逸出的现象。
强调光的频率和强度对电子逸出的影响。
112 光电效应的实验规律详细讲解光电效应的四条实验规律：存在截止频率：当入射光的频率低于某一特定值时，无论光强多大，都不会产生光电效应。
光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与光强无关。
光电流强度与入射光的强度成正比。
光电效应具有瞬时性，光照射到金属表面，光电子几乎立即逸出。
12 经典物理学的困难分析经典物理学在解释光电效应时遇到的困难，如按照经典电磁理论，光的能量由光强决定，与频率无关，无法解释光电效应中光电子的最大初动能与光频率的关系。
121 爱因斯坦的光电方程引入爱因斯坦的光子假说，讲解爱因斯坦光电方程：＄h\nu ＝ W ＋＼frac{1}｛2}mv^2$，其中$h\nu$为光子能量，＄W$为逸出功，＄＼frac{1}｛2}mv^2$为光电子的最大初动能。
122 光电方程的应用通过实例和练习题，让学生掌握运用光电方程计算光电子的最大初动能、截止频率等。
13 光电效应的应用介绍光电效应在现代科技中的广泛应用，如光电传感器、太阳能电池、光电倍增管等，让学生了解光电效应的实际意义和价值。
三、教学方法与策略1、讲授法通过教师的讲解，让学生系统地了解光电效应的基本概念、实验规律和理论解释。
光电效应PPT课件
因为：
E K
1 2
me vc2
eU c
代入Ek h W0可得
h W0 eUc
四.光电效应在近代技术中的应用
1.光控继电器
可以用于自动控制，自
动计数、自动报警、自动跟踪 等。
放大器
2.光电倍增管
可对微弱光线进行放大，可 使光电流放大105~108 倍， 灵敏度高，用在工程、天文、 科研、军事等方面。
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。
三.爱因斯坦的光量子假设
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.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在 1915年证实了爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了 “光量子”理论的正确。
对于每种金属，都相应确定的截
止频率c 。 •当入射光频率 > c 时，电
子才能逸出金属表面；
G V
•当入射光频率 < c时，无
论光强多大也无电子逸出金
属表面。
二.光电效应的实验规律
(3)具有瞬时性
阴极
A
K
实验结果：即使入射光的强度非常微弱， 只要入射光频率大于被照金属的极限频率， 电流表指针也几乎是随着入射光照射就立 即偏转。
随堂练习
2、在光电效应实验 （1）如果入射光强度增加，将产生什么结果？ （2）如果入射光频率增加，将产生什么结果？
（1）当入射光频率高于截止频率时，光强增加，发射的光电子 数增多；当入射光频率低于截止频率时，无论光强怎么增加，都 不会有光电子发射出来。
光电效应说课稿
光电效应——1对1教学一、教材分析本课题为普通高中人教版物理选修3-5第十七章波粒二相性第二节光的粒子性的第一块内容。
在选修3-4中，学生先学习光的波动性，而在该节中，学生将学习光的粒子性的证据：光电效应现象及其解释理论——光电效应方程。
本课教材蕴含着十分丰富的教学内容：在知识方面，本课内容作为后牛顿物理两大支柱之一——量子理论的入门，涉及到量子物理最基础的内容，也是量子物理与经典物理学的重要衔接；同时本课还有着浓厚的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法、、科学精神、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育题材。
教材在知识陈述上较为浅显直接，而关于这些知识的“背景”，则是相当丰满、承赋人文，为实施“科学的人文教育价值”提供了很大的空间。
二、学情分析本课学习主体是一名高三学生。
该学生虽然已经学习过这一块内容与普朗克关于黑体辐射的能量子假说，然而由于学校教育在这一节往往重视结论型陈述、轻视物理探究史实际和逻辑推理，导致学生这一部分知识一知半解，很快遗忘；该学生数学与物理基础较差，无思考、钻研的主动性，但是对物理学习并没有失去信心，只是需要一种适合她的节奏，而且该生较有毅力，尊重老师，也比较听话。
综上分析，该学生有必要重新经历一次新授课，从知识上、逻辑上、情感上对光电效应，光子说与量子物理基础有一个修正性的认识，对物理学习的兴趣、态度、方法进一步发生改变。
三、教学目标知识与技能：1、了解并识别光电效应现象；2、能表述光电效应的规律；3、理解光子说和光电效应方程。
过程与方法：1、经历“探究光电效应的规律”过程，体验实验探究的方法；2、尝试发现波动理论面对光电效应的规律遇到的困惑；3、领略“观察、实验—提出假说—实验验证”的研究方法；4、经历、模仿与学习直接原因分析法。
情感态度与价值观目标1、体验探究自然界规律的艰辛、喜悦与方法；2、陶冶崇尚科学、仰慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情操；3、学习科学家敢于坚持真理、勇于创新的科学态度和科学精神；4、进一步强化物理学习兴趣与转变物理学习态度。
光电效应实验教案
光电效应实验实验目的：1．了解光电效应的基本规律； 2．测量光电管的伏安特性曲线；2．验证爱因斯坦方程，并测定普朗克常数。
实验原理：1．光电效应的实验规律金属在光的照射下释放出电子的现象叫做光电效应。
根据爱因斯坦的“光量子概念”，每一个电子具有能量E h ν=，当光照射到金属上时，其能量被电子吸收，一部分消耗于电子的逸出功W ，另一部分转换为电子逸出金属表面后的动能。
由能量守恒定律可得：212mv h W νν=- （1） （称为爱因斯坦光电方程） 光电方程圆满解释了光电效应基本实验事实：（1）仅当光频高于某一阈值时，才能从金属表面打出光电子； （2）单个光电子的动能随光频提高而增大，与入射光强无关； （3）单位时间内产生光电子的数目仅与入射光强有关，与光频无关； （4）光电效应是瞬时完成的，电子吸收光能几乎不需要积累时间。
在理想光电管中，令光电子在反向电场中前进，当剩余的动能刚好被耗尽时，电子所经历的电势差U v 叫做遏止电势差，显然eU v =221νmv ，代入（1）式可得 h WU e eνν=- （2）（2）式表明，遏止电势差U v 是入射光频ν的一次函数，h/e 就是一次曲线的斜率。
爱因斯坦方程预见了实验测算普朗克常数的可行方案。
除了求出h 的量值以外，还可通过（2）式了解光电管的特性。
令ν=0，可得理想阴极的逸出电势等于曲线的纵轴截距，U 0=-W /e ；令U v =0，可得理想阴极的截止频率等于曲线的横轴截距，ν0=W /h 。
实际光电管的情况比较复杂，只能把两个截距U 0、ν0看作整体光电管的宏观参量。
2．验证爱因斯坦方程，求普朗克常数图1是研究光电效应的简化电路。
一束单色光照射真空光电管的阴极K ，设光频ν＞ν0，有光电子产生且有剩余动能。
只要外电路闭合，即使电源分压U =0，光电子也能到达阳极A图1实验原理图形成光电流I A，I A的量值由μA表读出。
仪器简介：本实验使用PC—Ⅱ型普朗克常数测定仪，它包括下列4部分：（1）光源：GGQ—50W高压汞灯，在320.3~872.0nm范围内有若干种单色光供选用。
《光电效应》说课稿-参考教案_物理说课稿.doc
《光电效应》说课稿|参考教案_物理说课稿目的:了解光电效应的产生条件、规律及光子学说。
了解光的量子性，会用光子说解释光电效应现象。
培养学生观察能力、分析能力，对实验事实加以解释的能力。
器材:光电效应演示器，应急灯，紫外线灯，X射线管，感应圈，灵敏检流计。
重、难点:从实验现象总结出光电效应的规律，经典理论在解释光电效应遇到的困难。
教学过程:一、引言:师:前几节课我们了解了人们在研究光的本性过程提出的几种有代表性的学说。
（简单回顾光的微粒说和波动说的发展过程）自从麦克期韦提出光的电磁说，赫兹又用实验证实了麦克斯韦的理论后，光的波动理论发展到了完美的地步。
可是，光电效应的发现又给光的波动理论带来了前所未有的困难。
今天我们就来通过实验研究光电效应的规律，并且通过分析光电效应的规律弄清为什么波动理论无法解释光电效应现象。
评: 点明课题，强调已经十分完美的理论又受到新的实验事实的挑战，引起学生的悬念，激发求知欲。
二、新课进行。
1、介绍实验装置。
师: 下面给大家介绍一下光电效应实验装置。
(分别介绍锌板、铜网、高压电源、检流装置，一边介绍，一边在黑板上画出整个装置的示意图)评: 介绍装置后画出装置示意图，将具体的较复杂的实验装置变为简明的板画，突出了原理，有助于后面对实验事实的进一步分析。
师: 现在我把高压电源接通，检流装置接上，为什么检流计不发生偏转?生:(集体) 电路还处于断开状态。
师: 哪一部分断开?生: 锌板和铜网之间。
中间是空气，不能导电。
师: 对。
现在让我们用紫外线照射锌板，大家注意观察。
(介绍紫外线灯，用紫外照射锌板，检流计指针偏转)师: 刚才用紫外线照射锌板时，看到了什么现象?为什么会出现这种现象?生: 看到检流计指针发生了偏转，说明电路中出现了电流。
师: 这电流可能是哪种原因产生的?生: 可能是紫外线使空气电离，也可能是紫外线使锌板飞出了电子。
师: 对。
这两种可能性都有。
但是，如果我们用铜板代替锌板，则指针不会发生偏转，这样，排除了哪种可能性?生:(集体)排除了空气被电离的可能性。
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光电管特性的研究
光电效应是指在光的作用下，从物体表面释放电子的现象，所逸出的电子称
为光电子。这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。在光电效应中，光不
仅在被吸收或发射时以能量h的微粒出现，而且以微粒形式在空间传播，充分
显示了光的粒子性。
1905年爱因斯坦引入光量子理论，给出了光电效应方程，成功地解释了光
电效应的全部实验规律。1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电
效应方程，并测定了普朗克常量。爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出
贡献，分别获得1921年和1923年诺贝尔物理学奖。而今光电效应已经广泛地应
用于各科技领域，例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等光电转换其间，
把光学量转换成电学量来测量。光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制
等生产和科研中不可缺少的元件。
一、教学目的
1、了解光电效应实验的基本规律和光的量子性。
2、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。
3、 测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。
二、教学要求
1、实验三小时完成。
2、观察光电管结构和光电效应现象，理解光的量子性。
3、测定光电管的伏安特性，研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。
4、测定光电管的光电特性，研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。
5、用所学过的知识解释本次实验所测得的曲线，并对实验结果进行评价，写出
合格的实验报告。
三、教学重点和难点
1、重点：通过光电管的伏安特性和光电特性，掌握光电效应迈的实验原理。
2、难点：最小二乘法处理数据。
四、讲授内容（约20分钟）
采用讲授、讨论、演示相结合的教学方法。
1、光电效应的实验原理。
2、与学生们共同探讨光电效应在现代生产生活中的应用。
(1)光电管
利用饱和电流与照射光强的线性关系，实现光信号和电信号之间的转换。如：
光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等。
(2)光电倍增管
光电倍增管可使光电阴极发出的光电子增至4810~10倍，在探测弱光方面得
到广泛的应用。
（3）光电成像器件
光电导摄像管等，可以将辐射图像转换成或增强为可观察、记录、传输、存
储和进行处理的图像，广泛地应用于天文学、空间科学、电视等领域。
3、光电管的伏安特性曲线的特点和光电特性的特点，留给学生思考如何用
所学知识解释这些特点，并在实验报告中回答。
4、结合仪器演示实验的主要步骤。
（1）测光电管的伏安特性曲线
⑴ 按教材图5.12－4接好线路，使光电管阳极为高电势，检查正负极插线
无误后，打开光电效应仪的电源开关，并预热10分钟。
⑵ 选取合适的小灯电流值。测量前先测出小灯泡与光电管阴极间的初始间
距0r，并记录。
⑶ 研究光电管正向伏安特性。由于光电管的伏安特性为非线性曲线，因此，
在非线性区域，测试点应多一些。
⑷ 测临界截止电压。将光电管接线的极性对调，即在光电管两极加上反向
电压，使光电管阳极为负电势，慢慢增大反向电压，记下使光电流刚好为零的电
压值，即为临界截止电压。
⑸ 研究光电管在不同光强照射下的伏安特性，采用两种方法。
①使小灯电流降低10mA，重复步骤⑶、⑷，测读并记录实验数据。注意不
要改变光源与光电管的距离。
②使暗箱滑板距离为2r（一般取7cm左右），重复步骤⑶、⑷，测读并记录实
验数据。注意不要改变灯电流值的大小。
⑹ 根据记录数据，绘制三条伏安特性曲线。
（2）测定饱和光电流与阴极上光通量的关系
⑴ 根据光电管伏安特性的实验结果，在产生饱和光电流的电压区域中取一
电压值（注意不要取拐点，取饱和区域中间点），加在光电管的两极上并保持不
变。注意光源电流值不改变。调整粘滞系数测量装置
⑵ 将光源放在离光电管较近的位置，通过拖动暗箱滑板，使光电管阴极逐
渐远离光电管，记下暗箱滑板读数ir（每次改变0.50cm或1.00cm）及对应的饱和
光电流值HI。至少测读10组数据。
6、用所测数据粗略描点画出伏安特性曲线和光电特性曲线。
五、实验注意事项？
1、实验仪器在打开后要预热10分钟。
2、光源电流不得超过400mA，如光源电流过大，容易烧坏灯泡。
3、在研究光电特性中，选取饱和光电流的电压值最好不要选取拐点，因为
拐点不稳定，一般选取饱和区域中间值，以确保能够获得饱和光电流。
4、开启关闭实验仪器时，将电压旋钮和光源电流都应顺时针调至最小，以
免启动仪器时，电流过大烧坏灯泡。
六、指导要点
1、打开暗箱观察内部结构，暗箱由光电管、小灯泡和滑板构成。
2、将暗箱与光电效应仪用导线相连，测量出光电管阴极与光源（小灯泡的
发光点）的初始距离。
3、第一条伏安特性曲线的光源电流需调节合适，一般让这个值尽量大，在
确定光源到光电管距离后，调节光源电流只要光电流不溢出即可。
4、第二条伏安特性时r不变，光源电流降低10mA左右；第三条曲线光源电
流不变，拉大r。
5、研究光电管的光电特性时，应根据伏安特性曲线找到加在光电管两极的
电压为产生饱和光电流的电压值，将光电管电压调到此电压，保持此电压和光源
电流不变，改变光源到光电管阴极的距离，一般从近到远，以免向里推导致光电
流溢出。