高中物理光電效應教案

作為一名教師，通常需要用到教案來輔助教學，教案是實施教學的主要依據，有著至關重要的作用。那麼問題來了，教案應該怎麼寫？下面是小編精心整理的高中物理光電效應教案，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

高中物理光電效應教案 篇1

1、知識與技能

（1）通過實驗瞭解光電效應的實驗規律。

（2）知道愛因斯坦光電效應方程以及意義。

（3）瞭解康普頓效應，瞭解光子的動量

2、過程與方法：經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。

3、情感、態度與價值觀：領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知慾，樂於探究自然界的奧祕，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

教學重點：光電效應的實驗規律

教學難點：愛因斯坦光電效應方程以及意義

教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。

教學用具：投影片，多媒體輔助教學裝置

（一）引入新課

回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發展過程？

（多媒體投影，見課件。）光的干涉、衍射現象說明光是電磁波，光的偏振現象進一步說明光還是橫波。19世紀60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質。然而，出人意料的是，正當人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發現了用波動說無法解釋的新現象光電效應現象。對這一現象及其他相關問題的研究，使得人們對光的又一本質性認識得到了發展。

（二）進行新課

1、光電效應

實驗演示1：（課件輔助講述）用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，（注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指標張角會變大。上述實驗說明了什麼？（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，從物體發無線電子的現象叫做光電效應。發射出來的電子叫做光電子。

2、光電效應的實驗規律

（1）光電效應實驗

如圖所示，光線經石英窗照在陰極上，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，將換向開關反接，電場反向，則光電子離開陰極後將受反向電場阻礙作用。當K、A間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值Uc時，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。

根據動能定理，有：

（2）光電效應實驗規律

①光電流與光強的關係：飽和光電流強度與入射光強度成正比。

②截止頻率c——極限頻率，對於每種金屬材料，都相應的有一確定的截止頻率c，當入射光頻率c時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率c時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。

③光電效應是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間10—9s。

3、光電效應解釋中的疑難

經典理論無法解釋光電效應的實驗結果。

經典理論認為，按照經典電磁理論，入射光的光強越大，光波的電場強度的振幅也越大，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該越大。也就是說，光電子的能量應該隨著光強度的增加而增大，不應該與入射光的頻率有關，更不應該有什麼截止頻率。

光電效應實驗表明：飽和電流不僅與光強有關而且與頻率有關，光電子初動能也與頻率有關。只要頻率高於極限頻率，即使光強很弱也有光電流；頻率低於極限頻率時，無論光強再大也沒有光電流。

光電效應具有瞬時性。而經典認為光能量分佈在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。

為了解釋光電效應，愛因斯坦在能量子假說的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。

4、愛因斯坦的光量子假設

（1）內容

光不僅在發射和吸收時以能量為h的微粒形式出現，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為的光是由大量能量為E=h的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速c運動。

（2）愛因斯坦光電效應方程

在光電效應中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變為光電子逸出後的動能Ek。由能量守恆可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功。Wk為光電子的最大初動能。

（3）愛因斯坦對光電效應的解釋

①光強大，光子數多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。

③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關係

④從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率：

愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時並未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。

5、光電效應理論的驗證

美國物理學家密立根，花了十年時間做了光電效應實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦光電效應方程，h的值與理論值完全一致，又一次證明了光量子理論的正確。

6、展示簡報資料：愛因斯坦和密立根

由於愛因斯坦提出的`光子假說成功地說明了光電效應的實驗規律，榮獲1921年諾貝爾物理學獎。

密立根由於研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎。

光電效應在近代技術中的應用

（1）光控繼電器

可以用於自動控制，自動計數、自動報警、自動跟蹤等。

（2）光電倍增管

可對微弱光線進行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。

高中物理光電效應教案 篇2

一、核式結構模型與經典物理的矛盾

（1）根據經典物理的觀點推斷：①在軌道上運動的電子帶有電荷，運動中要輻無線電磁波。②電子損失能量，它的軌道半徑會變小，最終落到原子核上。

③由於電子軌道的變化是連續的，輻射的電磁波的頻率也會連續變化。

事實上：①原子是穩定的；②輻射的電磁波頻率也只是某些確定值。

二、玻爾理論

①軌道量子化：電子繞核運動的軌道半徑只能是某些分立的數值。對應的氫原子的軌道半徑為：rn=n2r1（n=1，2，3，），r1=0.5310—10m。

②能量狀態量子化：原子只能處於一系列不連續的能量狀態中，這些狀態的能量值叫能級，能量最低的狀態叫基態，其它狀態叫激發態。原子處於稱為定態的能量狀態時，雖然電子做加速運動，但並不向外輻射能量。

氫原子的各能量值為：

③躍遷假說：原子從一種定態躍遷到另一種定態要輻射（或吸收）一定頻率的光子，即：h=Em—En

三、光子的發射和吸收

（1）原子處於基態時最穩定，處於較高能級時會自發地向低能級躍遷，經過一次或幾次躍遷到達基態，躍遷時以光子的形式放出能量。

（2）原子在始末兩個能級Em和Enn）間躍遷時發射光子的頻率為，其大小可由下式決定：h=Em—En。

（3）如果原子吸收一定頻率的光子，原子得到能量後則從低能級向高能級躍遷。

（4）原子處於第n能級時，可能觀測到的不同波長種類N為：

考點分析：

考點：波爾理論：定態假設；軌道假設；躍遷假設。

考點：h=Em—En

考點：原子處於第n能級時，可能觀測到的不同波長種類N為：

考點：原子的能量包括電子的動能和電勢能（電勢能為電子和原子共有）即：原子的能量En=EKn+EPn。軌道越低，電子的動能越大，但勢能更小，原子的能量變小。

電子的動能：r越小，EK越大。