高中物理第5章波与粒子第1节光电效应第2节康普顿效应教师用书鲁科版选修3-5

第1节 光电效应[目标定位] 1.了解光电效应和光电效应的实验规律及应用.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简单的问题．一、光电效应的产生1．光电效应现象 在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫做光电子．2．光电效应实验规律(1)每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率，只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应．(2)产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的强度有关；光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．(3)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9s 内发生光电效应．想一想 紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？答案 紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度．二、光电效应的理论解释1．光子说：光由个数有限、分立于空间各点的光子组成，频率为ν的光子能量为h ν.2．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：h ν＝12W ＋mv 2. (2)各量的意义：h ν表示一个光子的能量，W 表示金属的逸出功，12mv 2表示光电子的最大初动能．三、光电效应的应用1．光电开关：控制电路的接通或断开．2．光电成像：原理是利用光电效应将光信号转化成电信号，然后再将电信号转化成光信号．例如：红外线成像．3．光电池：硅半导体太阳电池．想一想 电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？答案 根据爱因斯坦光电效应方程h ν＝W ＋12mv 2，12mv 2与入射光的频率成一次函数关系，并不是正比函数关系．一、光电效应现象1．光电效应的实质：光现象――→转化为电现象．2．光电效应中的光包括不可见光和可见光．3．光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质是电子．【例1】 一验电器与锌板相连(如图1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(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________(选填“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________(选填“有”或“无”)偏转．答案 (1)减小 (2)无解析 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．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，而红外光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、光电效应的实验规律1．光电效应的三个规律(1)任何一种金属都有一个极限频率νc ，入射光的频率必须大于或等于νc ，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．(3)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9s.2．掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能．(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光电子数．(3)饱和光电流决定于单位时间内发射的光电子数．3．逸出功使电子脱离某种金属表面所做功的最小值，用W表示，不同金属的逸出功不同．4．光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.【例2】利用光电管研究光电效应实验，如图2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )图2A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能不变答案 D解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B错误；即使U AK＝0，电流表中也有电流，所以选项C错误；当滑动触头向N端滑动时，U AK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大U AK，光电流也不会增大，所以选项D正确．针对训练1 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C ．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D ．有可能不发生光电效应答案 C解析 发生光电效应几乎是瞬时的，选项A 错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B 错误；入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C 正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D 错误．三、光电效应方程的理解与应用1．光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为E ＝h ν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W 0，则电子离开金属表面时动能最大为E k ，根据能量守恒定律可知：E k ＝h ν－W 0.2．光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k ＝h ν－W 0>0，亦即h ν>W 0，ν>W 0h ＝νc ，而νc ＝W 0h恰好是光电效应的极限频率．图33．E k －ν曲线如图3所示是光电子最大初动能E k 随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．【例3】 如图4所示，当开关K 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极P ，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )图4A．1.9 eV B．0.6 eVC．2.5 eV D．3.1 eV答案 A解析由题意知光电子的最大初动能为E k＝eU c＝0.60 eV，所以根据光电效应方程E k＝hν－W0可得W0＝hν－E k＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV.针对训练2 (多选)如图5所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，由图象可知( )图5A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率ν0时，光电子的最大初动能E k＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．光电效应现象1．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( )A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子答案 C解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误．光电效应规律2．用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应．现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是( )①光电子的最大初动能不变②光电子的最大初动能减小③单位时间内产生的光电子数减少④可能不发生光电效应A．①③ B．②③ C．①② D．③④答案 A解析由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同决定，与入射光的强度无关，故①对；单位时间内产生的光电子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数减少，即③也正确．3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是( )A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射答案 C解析光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝cλ，所以选项C正确．光电效应方程的理解与应用4．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案AC解析在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据E km＝hν－W可知，对于同一光电管，逸出功W 不变，当频率变高，最大初动能E km变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误．(时间：60分钟)题组一光电效应的现象及规律1．(多选)当用一束紫外线照射装置在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是( )A．验电器内的金属箔带正电B．有电子从锌板上飞出来C．有正离子从锌板上飞出来D．锌板吸收空气中的正离子答案AB2．(多选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图1所示，这时( )图1A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象D．若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子答案BC解析锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和，使指针带正电，B对，A错；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不产生光电效应，C对，D错．3．(多选)用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的太阳光照射该金属，则( ) A．可能不发生光电效应B．逸出光电子的时间明显变长C．逸出光电子的最大初动能不变D．单位时间逸出光电子的数目变小答案CD解析由于太阳光含有紫光，所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又因为光强变弱，所以单位时间逸出光电子的数目变小，C、D正确，A错误；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B错误．4．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C．发生光电效应的时间一般都大于10－7 sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比答案 D解析由E＝hν＝h cλ知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A错；由E k＝hν－W知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光的强度无关，故B错；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s，故C错．5．(多选)如图2所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )图2A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间太短D．电源正负极接反答案BD解析金属存在极限频率，超过极限频率的光照射金属才会有光电子射出．发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流．入射光的频率低于极限频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误；电路中电源正负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；光电效应的产生与光照时间无关，C错误．6．(多选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加答案AD解析光电效应的规律表明：入射光的频率决定是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小．当入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加．而增加光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加．故正确选项有A、D.题组二光电效应方程及应用7．(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是( ) A．对于同种金属，E k与入射光的强度无关B．对于同种金属，E k与入射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与入射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与入射光的频率成线性关系答案AD解析E k＝hν－W＝h cλ－W，同种逸出功相同，最大初动能与入射光强度无关，与入射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能E k与逸出功成线性关系．8．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k—ν图线．已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个E k—ν坐标系中，则正确的图是( )答案 A解析根据光电效应方程E k＝hν—W可知，E k—ν图象的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率．由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率越高，所以A正确，B错误．9．(多选)如图3所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能E k与入射光的波长的倒数(1/λ)的关系图象，由图象可知( )图3A．图象中的λ0是产生光电效应的最小波长B ．普朗克常量和光速的乘积hc ＝E λ0C ．该金属的逸出功等于－ED ．若入射光的波长为λ0/3，产生的光电子的最大初动能为2E 答案 BD解析 图象中的λ0是产生光电效应的最大波长，选项A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能E k 与入射光的波长的倒数1λ的关系图象对应的函数关系式为E k ＝hc 1λ－W ，由图可知E k ＝0时，hc ＝E λ0，选项B 正确；由E k ＝hc 1λ－W ，并结合关系图象可得该金属的逸出功W ＝E ，选项C 错误；若入射光的波长为λ03，由E k ＝hc 1λ－W ，解得E k ＝hc 1λ－W ＝3E －E ＝2E ，即产生的光电子的最大初动能为2E ，选项D 正确．10．在光电效应实验中，某金属的极限频率对应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h .答案 hcλ0hc e ·λ0－λλ0λ解析 由题意：W ＝h ν0＝hcλ0.又E k ＝h c λ－W E k ＝eU c解得U c ＝hc e ·λ0－λλ0λ. 题组三 综合应用11．(多选)在光电效应实验中，波长为λ1的光恰好能使金属P 发生光电效应，波长为λ2的光恰好能使金属Q 发生光电效应，已知波长λ1>λ2，下列选项A 、B 是两种金属的光电子最大初动能E k 与入射光频率ν的图象；选项C 、D 是用甲光照射金属P 、乙光照射金属Q 的光电流I 与光电管两端电压U 的关系图象，已知甲、乙两束光的频率ν甲>ν乙，则下列选项中正确的是( )答案 AD解析 根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0＝h ν－h ν0知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量．横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，已知波长λ1>λ2，所以ν1<ν2，因此Q 的横轴截距大，A 正确，B 错误；光电流I 与光电管两端电压U 的关系图象与电压轴交点表示遏止电压，因eU c ＝h νc ，由于两束光的频率ν甲>ν乙，所以P 的遏止电压大，故D 正确，C 错误． 12．分别用λ和34λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶3.以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？答案 5hc 6λ解析 设此金属的逸出功为W ，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照射时：E k1＝hc λ－W ① 当用波长为34λ的光照射时：E k2＝4hc 3λ－W ② 又E k1E k2＝13③ 解①②③式组成的方程组得：W ＝5hc 6λ. 13．铝的逸出功为4.2 eV ，现用波长200 nm 的光照射铝的表面．已知h ＝6.63×10－34 J·s，求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的极限频率．答案 (1)3.225×10－19 J (2)2.016 V(3)1.014×1015 Hz解析 (1)根据光电效应方程E k ＝h ν－W 有E k ＝hc λ－W ＝6.63×10－34×3.0×108200×10－9 J －4.2×1.6×10－19 J ＝3.225×10－19 J.(2)由E k ＝eU c 可得U c ＝E k e ＝3.225×10－191.6×10V≈2.016 V. (3)h νc ＝W 知νc ＝W h ＝4.2×1.6×10－196.63×10－34 Hz≈1.014×1015 Hz.。

第1节光电效应第2节康普顿效应●课标要求●1．知道什么是光电效应，通过实验了解光电效应现象，知道光电效应的瞬时性和极限频率的概念及其与电磁理论的矛盾．2．理解爱因斯坦的光子说及光电方程，并用来解释光电效应现象．3．了解康普顿效应的实验现象，了解光子理论对康普顿效应的解释．4．认识光的波粒二象性,了解玻恩的概率波对光的波粒二象性的解释，了解光在哪些情况下会表现出粒子性或波动性．5．了解人类探索光本质所经历的漫长而曲折的历程，认识科学的探索,是一个不断深入的、永无止境的过程．●教学地位本节教学应注意讲授和讨论相结合，宜从经典物理的局限性开始，引出普朗克量子假说，为后面学习爱因斯坦光子理论做好铺垫，使得教学有清晰的思路和逻辑脉络．做好演示实验是教好光电效应的前提，为改善实验的演示效果，也可以先使验电器带上负电，使指针张开某一角度，光照锌板后,指针张角变小．对光电效应实验结果进行理论解释是教学的难点，教学时可鼓励学生各抒己见，在争论中引出矛盾,促进学生积极思考与发现．通过对康普顿效应的解释进一步认识光的波粒二象性，进而认识光的本质，教学中可适当介绍有关人类对光本质的认识过程，使学生体会到科学探索的道路是曲折的、永无止境的，让学生了解光在什么情况下表现出什么不同的特性，可以举例子加以说明或让学生自己尝试解释一些实例,增进学生对光的波粒二象性和光是一种概率波的理解。

●新课导入建议问题导入用弧光灯照射连在验电器上的锌板,验电器的金属箔会张开一个角度．你想知道上述现象的原因吗？图教5－1－1●教学流程设计错误!⇒错误!⇒错误!⇒错误!⇓错误!⇒错误!⇐错误!⇐错误!⇓错误!⇒错误!课标解读重点难点1.知道什么是光电效应及其实验现象．2。

理解光子说和爱因斯坦光电效应方程，能够利用它解释光电效应实验现象．3.知道什么是康普顿效应及X射线实验原理．4.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波。

1。

光电效应的基本规律、光子说的基本思想．(重点）2.光的波粒二象性及光电效应实验．(重点）3.对光电效应的理解．（难点）4.光是一种概率波的建立过程．（难点)光电效应1.基本知识（1)光电效应现象：在物理学中，在光的照射下电子从物体表面逸出的现象．（2）光电效应的实验规律①发生的条件:每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率．只有当光的频率大于或等于这个最小频率时,才会产生光电效应．当光的频率小于这个最小频率时，即使增加光的强度或照射时间,也不能产生光电效应．②与光的强度的关系：产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．③发生光电效应所需的时间：从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9_s内发生光电效应．（3)光子说：看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的，每一个光子的能量为hν.光在发射和吸收时能量是一份一份的．（4）光电效应方程①表达式:hν＝W＋错误!mv2。

第5章波与粒子第1节光电效应思维激活爱因斯坦的光子说是如何被认可的？提示：爱因斯坦提出光子说后，尽管他的论证清晰简明，但当时科学界的反应十分冷淡.量子论的创始人普朗克也责怪爱因斯坦的光子说“走得太远”.美国实验物理学家密立根将自己视为光的波动理论的捍卫者，并定下了工作目标:对爱因斯坦的光电效应方程进行彻底检验,以扼制这种“不可思议的”“大胆的"和“轻率的”光子说.密立根对光电效应进行了长期研究.在1916年发表的论文中，他公布了实验结果：光电子的最大动能与入射光频率的关系曲线,确实是一条直线，由直线斜率还精确测定了h的值。

他写道：“尽管有时我认为我掌握了与该方程不相符合的证据，但我发现,研究的时间越长，误差消除得越干净，方程预见的结果就越发符合我观察到的结果.”但他仍然认为“引出该方程的物理理论似乎是完全站不住脚的”。

从中我们可以见到，虽然密立根对光子说采取排斥态度，但他毕竟是一位科学家,具有实事求是的科学精神.密立根的实验结果促成爱因斯坦“因在数学物理方面的成就,尤其是发现了光电效应的规律"而荣获1921年的诺贝尔物理学奖，密立根也“因基本电荷及光电效应方面的工作”而荣获1923年的诺贝尔物理学奖.自主整理1。

在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射________的现象,叫做光电效应，发射出的________叫光电子.2。

光电效应的实验规律(1）任何一种金属都有一个________，入射光的频率必须________这个频率，才能产生光电效应。

(2）光电子的最大初动能与入射光的强度________,只随入射光的________增大而增大.（3)入射光照射到金属板上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不会超过________s.（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与________成正比.3。

光子说光是一份一份地不连续传播的，每一份叫做一个光子，光子能量跟它的________成正比，即E=________（普朗克常量h=6.63×10—34J·s)。

第5章 波与粒子1.(1)产生条件：入射光频率或等于大于被照射金属的极限频率 (2)入射光频率→决定每个光子能量E ＝h ν→决定光电子逸出后最大初动能(3)入射光强度→决定每秒钟逸出的光电子数→决定光电流大小(4)爱因斯坦光电效应方程h ν＝W ＋12mv 2 W 表示金属的逸出功，νc 表示金属的极限频率，则W ＝h νc .2．光电效应问题分析有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，二是运用光电效应方程进行简单计算．解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系．下列关于光电效应规律说法中正确的是 ( )A ．入射光的频率加倍，光电子的最大初动能也加倍B ．增大入射光的波长，一定可以增大单位时间内逸出的光电子数C ．提高光电管两端的电压，可增大逸出光电子的最大初动能D ．保持入射光的频率不变而增大其强度，则单位时间内逸出的光电子数将增加【解析】 光电效应方程表明：光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，但不是成正比，所以A 选项错误．波长增大，频率降低，可能不发生光电效应，况且单位时间内逸出的光电子数与入射光的波长并没有直接关系，所以B 选项错误．光电管两端的电压对光电效应中光电子的逸出没有影响，它只能改变光电子逸出后的动能而不能影响光电子刚逸出时的初动能，所以C 选项错误．保持入射光的频率不变的情况下增大入射光的强度，这样就会使得单位时间内入射的光子数增加，因而必将导致单位时间内逸出的光电子数增加，所以本题正确选项为D.【答案】 D1．用图5－1所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a 照射光电管阴极K ，电流计的指针发生偏转，而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生偏转，那么( )图5－1A ．a 光的波长一定大于b 的波长B ．增加b 光的强度可能使电流计G 的指针发生偏转C ．用a 光照射光电管阴极时通过电流计G 的电流是由d 到cD ．只增加a 光的强度可使通过电流计G 的电流增大【解析】 由题可知νa ＞ν0，νb ＜ν0，(ν0为极限频率)所以νa ＞νb ，λa ＜λb ，故A 不对．由于νb ＜ν0只增大b 光的强度，光电效应仍不能发生，故B 不对．用a 光照射光电管阴极K 时，光电子从K →A ，从d 到c 流过G 但电流方向是从c →d ，故C 不对．增加a 光的强度，单位时间内逸出的光电子数增多，光电流增大，故D 对．1.却说明了光的波动性理论有一定的局限性，光还具有粒子性．光的一切行为只有光具有波粒二象性才能说明，所以我们认为光具有波粒二象性．2．光子说并没有否定光的电磁说，光子的能量E ＝h ν，其中频率ν仍是波的特征，我们不可以把光当成宏观概念中的波，也不可把光子当成宏观概念中的粒子，对于宏观物体来说，波粒二象性不可想象但在微观世界却是存在的．3．要认识到不仅光具有波粒二象性，一切微观粒子都具有波粒二象性，所以波粒二象性是微观世界具有的特性．随着研究对象的不同，我们的观念、方法也要改变，宏观现象和微观现象的研究方法、理解方式是不相同的．4．对光的波粒二象性简单的总结(1)光波有一定的频率和波长，光子有一定的能量(E ＝h ν)和动量(p ＝h /λ)，是个矛盾对立的统一体，彼此含有对方的成分，共存于光的统一体中．E ＝h ν＝hc λ，p ＝h νc ＝h λ.事实上，不仅光具有波粒二象性，一切运动的物体都具有波粒二象性，其波长λ＝h p(德布罗意波长)．宏观物体的德布罗意波长非常小，很难观察到它们的波动性．(2)光在传播过程中波动性显著，光在与物质作用时粒子性表现显著；大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性．频率越低的光，波动性越显著；频率越高的光，粒子性越显著．关于物质波下列说法中正确的是( )A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物体B．物质波和光波都是概率波C．粒子的动量越大，其波动性越易观察D．粒子的动量越小，其波动性越易观察【解析】实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同；物质波和光波都是概率波；又由λ＝h/p可知，p越小，λ越大，波动性越明显，正确选项为B、D.【答案】BD2．关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样是一种波C．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量E＝hν中，仍表现出波的特性【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性，粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．【答案】 D。

第1节光电效应★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。

【课堂新坐标】(教师用书)高中物理第5章波与粒子教案鲁科版选粒子教案路克版选3-5第1部分第2部分光电效应康普顿效应(教师专用)●课程要求:1。

了解光电效应及其实验规律；2.了解爱因斯坦的光电效应方程及其意义；3.了解光电池的应用；4.理解康普顿效应及其意义；1.理解物理知识形成的历史过程；2.理解物理研究的基础是实验事实和实验对物理研究的重要性；3.了解物质在不同环境中的不同规律和特征。

对自然略感好奇和和谐，培养对科学知识的好奇心和渴望，愿意探索自然的奥秘，能够体验探索自然规律的艰辛和快乐。

知识和技能、过程和方法、情感、态度和价值观。

通过实验了解什么是光电效应，理解光电效应现象。

了解光电效应的瞬时性和极限频率的概念及其与电磁理论的矛盾。

2。

理解爱因斯坦的光子理论和光电方程，并用它们来解释光电效应现象。

3.理解康普顿效应的实验现象和光子理论对康普顿效应的解释。

4。

理解光的波粒二象性，用玻恩概率波解释光的波粒二象性。

理解在什么情况下光会显示粒子或波动。

5。

理解人类在探索光的本质和理解科学探索中所经历的漫长而曲折的过程是一个深入而无止境的过程。

●教学现状这一节教学要注意教学与讨论的结合，从经典物理的局限性入手。

普朗克量子假说的引入为爱因斯坦光子理论的后续研究铺平了道路，使教学有了清晰的思路和逻辑线索。

完成演示实验是上好光电效应教学的前提。

为了提高实验的演示效果，也可以先给验电器充上负电荷，使指针以一定的角度打开，当锌板被照亮后，指针的打开角度变小。

光电效应实验结果的理论解释是教学的难点。

在教学中，可以鼓励学生表达自己的观点，在辩论中可以引出矛盾。

现在可以鼓励学生积极思考并发送。

可以通过康普顿效应的解释进一步理解光的波粒二象性，进而理解光的本质。

在教学中，可以恰当地介绍人类理解光的本质的过程。

让学生们认识到科学探索的道路是曲折而漫长的。

让学生了解在什么情况下光的不同特性，并给出例子或让学生自己试着解释一些例子。

本章优化总结[学生用书P75]光电效应的规律和光电效应方程的应用[学生用书P75]1.光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的．金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应，而光子的能量与光的频率有关，由此可解释光电效应的瞬时性和存在极限频率的原因．2.光电效应方程实质上是能量转化和守恒定律在光电效应现象中的反映，根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量h ν和逸出功W 的关系为12mv 2＝h ν－W ，这个方程叫爱因斯坦光电效应方程．3.有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，另一个就是运用光电效应方程进行简单计算．解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系．小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.[解析] (1)电极A为光电管的阳极．(2)由U c－ν图象知，铷的截止频率为νc＝5.15×1014 Hz.由W0＝hν0得W0＝3.41×10－19 J.(3)由光电效应方程得：E k＝hν－W0＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J.[答案] (1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19(3)1.23×10－19从微观角度理解光的波动性和粒子性[学生用书P76]1.光的粒子性并不否定光的波动性现在提到的波动性和粒子性与17世纪提出的波动说和粒子说不同．当时的两种学说是相互对立的，都企图用一种观点去说明光的各种“行为”，并否定对方的观点．这是由于受传统观念的影响，这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的．波动性与粒子性在宏观世界中是相互对立的、矛盾的，但对光子就不同了，光子属于微观粒子，光具有波粒二象性．2.对于光子这样的微观粒子，只能从波粒二象性的角度出发，才能统一说明光的各种“行为”．光子说并不否认光的电磁说．按光子说，光子的能量E＝hν，其中ν表示光的频率，即表示了波的特征，而且从光子说或电磁说推导光子的动量以及光速都得到一致的结论．可见光的确既具有波动性，也具有粒子性．在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同；但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹．可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象．在干涉条纹中，光强大的地方，光子到达的机会多，或说光子出现的概率大；光强小的地方，光子到达的概率小．所以大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出光的粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著．要综合理解各种频率的电磁波，就必须综合地运用波动性和粒子性两种观点．从发现光的波粒二象性起，使得人们认识到微观世界具有特殊的规律．后来人们观察到电子的衍射图样，这些说明一切物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构[解析] 电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误；衍射体现的是波动性，C正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确．[答案] ACD。