高中物理《光的粒子性》优质课教案、教学设计

光的粒子性——光电效应一、概述本课题为普通高中物理选修（3-5）第五章波和粒子第一节，高三理科班课程，学时一课时。

学习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，本课作为后牛顿物理两大支柱之――量子理论的入门，涉及到量子物理最基础的内容，也是经典物理学与量子物理学的重要衔接；同时本节还有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材．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、核心素养经历“探究光电效应的规律”过程，让学生获得探究活动的体验，体验探究自然界规律的艰辛与喜悦．陶冶崇尚科学、仰慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情愫．学习科学家敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，培养判断有关信息是否科学的意识．三、教学目标1. 了解光电效应研究史实．了解光子的概念，了解并识别光电效应现象．2. 能表述光电效应现象的规律，会用光子说解释光电效应现象的规律．3. 理解光电效应方程的各个物理量的含义及其对光电效应的解释．四、学情分析学生已经在3-5第二章学习过原子结构和氢原子光谱与能级结构，对原子微观结构有了一定的认识。

知道原子的电离过程本质。

高三理科班学生对原子的微观机理有一定的兴趣，但是，微观世界的抽象性会成为学生理解过程的主要障碍。

急于求成、重视结论型陈述、轻视物理探究史实和逻辑推理是不少理科生学习原子物理相关理论的通病，这也是这一部分知识遗忘率高的原因。

五、教学过程课前：登陆优教平台，发送预习任务。

根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

<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。

《光的粒子性》教学案课标要求了解光电效应，分析光电效应方程 课型 新授学习目标1.了解光电效应及其实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾.2.知道爱因斯坦光电效应方程及应用.3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量．学习重点 1、光电效应及其实验规律 2、爱因斯坦光电效应方程及应用 学习难点爱因斯坦光电效应方程及应用学 习 过 程【合作探究】分析问题情境，提炼核心问题 任务一、光电效应现象及其实验规律 活动: 观察实验，交流思考： (1)在甲图中发现，利用紫外线照射锌板无论光的强度如何变化，验电器都有张角，而用红光照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器总无张角，这说明了什么？(2)在乙图中光电管两端加正向电压，用一定强度的光照射时，若增加电压，电流表示数不变，而光强增加时，同样电压，电流表示数会增大，这说明了什么？(3)在乙图中若加反向电压，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？(4)光电效应实验表明，发射电子的能量与入射光的强度无关，而与光的频率有关，试用光子说分析原因． 【交流总结】1．光电效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光电子，其本质还是电子． 4．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关． 5．保持入射光频率不变，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多． 6．光的强度与饱和光电流：饱和光电流与光强有关，与所加的正向电压大小无关．且饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的．对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间不是简单的正比关系．【例1】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【针对性训练1】如图所示，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( )A．入射光太弱 B．入射光波长太长C．光照时间太短 D．电源正、负极接反任务二、光电效应方程的理解和应用【导学探究】用如图所示的装置研究光电效应现象．用光子能量为2.75 eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器的滑动触头，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0.(1)光电子的最大初动能是多少？遏止电压为多少？(2)光电管阴极的逸出功又是多少？(3)当滑动触头向a端滑动时，光电流变大还是变小？(4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？【深化】光电效应方程E k＝hν－W0的四点理解（1）式中的E k是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～E k范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程．①能量为ε＝hν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，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．②如要克服吸引力做功最少为W0，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＝hν－W0.(3)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＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>W0h＝νc，而νc＝W0h恰好是光电效应的截止频率．【例2】在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b，光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量．下列说法正确的是（）A．若νa＞νb，则一定有U a＜U bB．若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b【例3】如图所示，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．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV【例4】在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示，则可判断出()A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光的频率大于丙光的频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能【例5】在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图7所示．若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．【巩固训练】A组1、如图所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是( )A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，验电器指针一定会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷2、利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )A．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A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B端滑动时，电流表示数可能不变3、如图所示是光电效应中光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象．从图中可知( )A．E k与ν成正比B．E k与入射光强度成正比C．对同一种金属而言，E k仅与ν有关D．入射光频率必须小于极限频率νc时，才能产生光电效应4、在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为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．已知电子电荷量的绝对值、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.B组5、物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压U c与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h，电子电荷量的绝对值用e表示，下列说法正确的是：A．入射光频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C．由U c－ν图象可知，这种金属截止频率为νcD．由U c－ν图象可得普朗克常量的表达式为h＝U1eν1－νc6、在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和－b，电子电荷量的绝对值为e，则( )A．普朗克常量可表示为k eB．若更换材料再实验，得到的图线的k不改变，b改变C．所用材料的逸出功可表示为ebD．b由入射光决定，与所用材料无关【课堂总结】。

光的粒子性与波动性高中一年级物理科目教案引言：在物理世界中，光既具有粒子性又具有波动性，这是一个令人着迷的现象。

本教案将通过精心准备的教学活动，帮助学生深入理解光的粒子性和波动性，并通过实际实验来巩固他们的学习。

活动一：探索光的粒子性目标：通过研究光子的特性，了解光的粒子性。

1. 展示实验：使用光电效应装置- 准备一台带有光电效应装置的演示仪器。

- 启动仪器并将金属板暴露在光源下。

- 观察光源照射到金属板上时，电流是否开始流动。

- 如果电流流动，讨论是什么原因导致的。

2. 学生实验：自行搭建光电效应实验- 学生分组，每组准备一套光电效应实验装置。

- 学生依照指导书上的步骤搭建实验。

- 启动装置并观察实验结果。

- 学生小组讨论实验结果，并展示他们的观察。

3. 小组讨论与总结- 学生对实验结果进行小组讨论。

- 引导学生思考为什么金属板暴露在光下会产生电流。

- 结合实验结果，解释光的粒子性。

活动二：探索光的波动性目标：通过研究光的干涉与衍射现象，了解光的波动性。

1. 展示实验：干涉与衍射- 准备一台干涉与衍射实验装置。

- 启动仪器并观察干涉与衍射现象。

- 引导学生探究这些现象背后的原理。

2. 学生实验：自行搭建干涉与衍射实验- 学生分组，每组准备一套干涉与衍射实验装置。

- 学生依照指导书上的步骤搭建实验。

- 启动装置并观察实验结果。

- 学生小组讨论实验结果，并展示他们的观察。

3. 小组讨论与总结- 学生对实验结果进行小组讨论。

- 引导学生思考干涉与衍射现象的原理。

- 结合实验结果，解释光的波动性。

活动三：粒子性与波动性的结合目标：通过深入讨论与实验，使学生更好地理解光既具有粒子性又具有波动性。

1. 小组讨论：粒子性与波动性的共存- 学生根据之前的实验结果和知识，分组讨论光既具有粒子性又具有波动性的现象。

- 每组精心准备一份讨论总结，并向全班展示。

2. 教师讲解：光的量子理论- 教师讲解光的粒子性和波动性的结合，引用光的量子理论的概念。

高中光学粒子性教案-高考复习必备一、教学目标1. 理解光粒子性的概念，掌握光具有粒子性的证据和表现。

2. 掌握光的波粒二象性，理解波动性和粒子性的统一。

3. 掌握光电效应和康普顿效应的原理，了解光子能量与频率的关系。

4. 能够运用光的粒子性解决相关问题，提高分析问题和解决问题的能力。

二、教学重点与难点1. 重点：光的粒子性概念，光的波粒二象性，光电效应和康普顿效应的原理。

2. 难点：光的波粒二象性的统一理解，光电效应和康普顿效应的数学表达式。

三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生通过思考问题来理解和掌握光的粒子性。

2. 利用多媒体课件和实验视频，生动展示光的粒子性现象，增强学生的直观感受。

3. 通过例题分析，让学生学会运用光的粒子性解决实际问题。

四、教学准备1. 多媒体课件和实验视频。

2. 相关练习题和高考真题。

五、教学过程1. 导入：回顾光的波动性，引导学生思考光的粒子性。

2. 光的粒子性概念：介绍光粒子性的概念，给出光具有粒子性的证据和表现。

3. 光的波粒二象性：讲解光的波粒二象性，引导学生理解波动性和粒子性的统一。

4. 光电效应和康普顿效应：讲解光电效应和康普顿效应的原理，给出数学表达式。

5. 应用练习：利用光的粒子性解决实际问题，巩固所学知识。

7. 布置作业：布置相关练习题和高考真题，巩固所学知识。

六、光的粒子性与量子力学1. 教学目标：理解量子力学的基本原理。

掌握光子能量与频率的关系。

解释光的粒子性与量子力学的关系。

2. 教学重点与难点：重点：量子力学的基本原理，光子能量与频率的关系。

难点：量子力学与光的粒子性的内在联系。

3. 教学方法：采用案例分析法，通过具体案例让学生理解量子力学的基本概念。

使用多媒体演示光的粒子性现象与量子力学的关联。

4. 教学准备：准备相关案例和多媒体演示资料。

准备练习题和思考题。

5. 教学过程：导入：通过光电效应案例引入量子力学概念。

量子力学基本原理：介绍波粒二象性、不确定性原理等。

高中光学粒子性教案-高考复习必备第一章：光的粒子性概述1.1 光的波粒二象性1.2 光的粒子性实验1.3 光的粒子性与波动性的关系第二章：光电效应2.1 光电效应的发现2.2 光电效应方程2.3 光电效应的条件2.4 光电效应的实验现象第三章：康普顿效应3.1 康普顿效应的发现3.2 康普顿效应方程3.3 康普顿效应与光的粒子性3.4 康普顿效应的实验现象第四章：光的吸收与散射4.1 光的吸收现象4.2 光的散射现象4.3 吸收与散射的原理4.4 吸收与散射的实验现象第五章：光的粒子性与物质波5.1 物质波的概念5.2 物质波的性质5.3 物质波的实验证实5.4 光的粒子性与物质波的关系第六章：光的干涉与衍射6.1 干涉现象的解释6.2 双缝干涉实验6.3 单缝衍射与双缝衍射6.4 光的干涉与衍射的原理第七章：光的偏振7.1 偏振现象的发现7.2 偏振光的性质7.3 马吕斯定律7.4 光的偏振与光的粒子性第八章：光的量子性8.1 光的量子概念8.2 光量子假说的发展8.3 光量子性与波动性的关系8.4 光的量子性实验验证第九章：光的传播与介质9.1 光在介质中的传播9.2 光的速度与折射率9.3 全反射现象9.4 光在介质中的衰减与散射第十章：光的粒子性与现代光学10.1 光的粒子性与激光技术10.2 光的粒子性与光纤通信10.3 光的粒子性与光学成像10.4 光的粒子性与光学探测器第十一章：光的粒子性与光谱学11.1 光谱学的基本概念11.2 光谱线的产生与分类11.3 光的粒子性与光谱学11.4 光谱学在科学研究中的应用第十二章：光的粒子性与光学仪器12.1 光学仪器的基本原理12.2 光的粒子性与望远镜12.3 光的粒子性与显微镜12.4 光的粒子性与光学传感器第十三章：光的粒子性与量子光学13.1 量子光学的基本概念13.2 光的量子态13.3 量子纠缠与量子超位置13.4 光的粒子性与量子光学实验第十四章：光的粒子性与光学应用14.1 光的粒子性与激光技术14.2 光的粒子性与光纤通信14.3 光的粒子性与光学成像14.4 光的粒子性与光学显示技术第十五章：光的粒子性与光学前沿15.1 光的粒子性与光学非线性15.2 光的粒子性与光学隐形技术15.3 光的粒子性与光学量子计算15.4 光的粒子性与光学生物学重点和难点解析本文主要介绍了高中光学粒子性的相关内容，重点包括光的波粒二象性、光电效应、康普顿效应、光的吸收与散射、光的粒子性与物质波等。

学案2光的粒子性知识目标：1了解光电效应和光电效应的实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾。

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。

3了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量。

能力目标：会用爱因斯坦光电效应方程来解决简单的问题。

培养探究能力。

情感态度与价值观：通过合作学习培养合作互助精神，激发对科技的兴趣。

爱因斯坦光电效应方程的应用一、光电效应现象如图所示，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，再用与丝绸摩擦过的玻璃棒去接触锌板，则验电器的指针张角会变大。

表明锌板在射线照射下失去电子而带正电1什么是光电效应当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。

逸出的电子称为光电子。

光电子定向移动形成的电流叫光电流。

2、光电效应实验规律（1）存在饱和电流光照不变，增大U AK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。

2 存在遏止电压和截止频率b 存在截止频率νc3 具有瞬时性 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。

勒纳德等人通过实验得出以下结论：①对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；② 当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大；③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒二、光电效应解释中的疑难以下三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。

①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC 应与光的强弱有关。

② 不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。

③ 如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10 -9S 。

2光的粒子性一、教学目标1．应该掌握的知识方面．(1)光电效应现象具有哪些规律．(2)人们研究光电效应现象的目的性．(3)爱因斯坦的光子说对光电效应现象的解释．2．培养学生分析实验现象，推理和判断的能力方面．(1)观察用紫外线灯照射锌板的实验，分析现象产生的原因．(2)观察光电效应演示仪的实验过程，掌握分析现象所得到的结论．3．结合物理学发展史使学生了解到科学理论的建立过程，渗透科学研究方法的教育．二、重点、难点分析1．光电效应现象的基本规律、光子说的基本思想和做好光电效应的演示实验是本节课的重点．2．难点是(1)对光的强度的理解，(2)发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比．三、教具锌板、验电器、紫外线灯、白炽灯、丝绸、玻璃棒、光电效应演示仪．四、教学过程(一)新课的引入光的波动理论学说虽然取得了很大的成功，但并未达到十分完美的程度．光的有些现象波动说遇到了很大的困难，请观察光电效应现象．(二)教学过程的设计1．演示实验．将锌板与验电器用导线连接，用细砂纸打磨锌板表面．把丝绸摩擦过的玻璃棒放在锌板附近，用紫外线灯照射锌板．边演示边提问：紫外线灯打开前后，验电器指针有什么变化？这一现象说明了什么问题？引导学生分析并得出结论：光线照射金属表面，金属失去了电子导致验电器指针张开一角度．明确指出光电效应是光照射金属表面，使物体发射电子的现象．照射的光可以是可见光，也可以是不可见光．发射出的电子叫光电子．说明：这个实验如果按照课本上的装置进行效果很不理想，因为紫外线照射锌板飞出电子时锌板带正电，在锌板附近形成电场又将电子吸附回去．锌板电势升到很小的值就使逸出和返回的电子达到动态平衡，很难使验电器指针明显地张开．2．进一步研究光电效应．以上实验改用很强的白炽灯照射，却不能发生光电效应．向学生提出问题：光电效应的发生一定是有条件的，存在着一定规律．有什么规律呢？让我们进一步研究．向学生介绍光电效应演示仪．在黑板上画一示意图，如图所示．S为抽成真空的光电管，C是石英窗口，光线可通过它照射到金属板K上，金属板A和K组成一对电极与外部电路相连接．光源为白炽灯，在光源和石英窗口C之间插入不同颜色的滤光片可以改变入射光的频率，光源的亮度可以通过另一套装置调节．观察现象一：在没有光照射K 时，电压表 有示数，电流表没有示数，说明什么？明确：AK 之间有电场存在，但没有光电子逸出，说明没有发生光电效应．提出问题：要发生光电效应，是不是用任何频率的光线照射都行？是不是弱光线不行，只要光的强度足够大就行？是不是只要有足够大的电场电压就行？观察现象二：保持AK 间电压一定，灯泡亮度一定，在窗口 C 前依次放上红色、橙色、绿色滤光片，观察到红光照射金属板K 时没有光电流，橙光和绿光照射时有光电流．用红光照射时改变入射光的亮度和改变电场电压都不发生光电效应．让学生考虑原因．结论一：入射光线的频率大于等于该金属的极限频率υ0才能产生光电效应．观察现象三：逐渐减小KA 间的正向电压，直到电压为零时，电流表仍有示数，说明光电流依然存在．如果在KA 间加一反向电压，则光电流变小，增大反向电压，使光电流刚好为零．提出问题：为什么KA 间没有电场，仍然有光电流？也就是说仍然有光电子从K 极板飞向A 极板呢？在KA 间加反向电压，光电子在电场中受力方向如何？电场力对光电子做正功还是负功？光电子克服电场力做功和它的动能变化关系如何呢？根据学生回答的问题引导分析：KA 间没有电场仍有光电流说明光线照射金属板逸出的光电子具有一定的动能，一部分光电子可以到达极板A 形成光电流．金属中的电子吸收光的能量获得动能，只有达到某一值 U c 时，光电流恰为0。

2 光的粒子性（一）三维教学目标知识与技能（1）了解光电效应现象（2）通过实验了解光电效应的实验规律。

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。

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：光电效应的实验规律教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学过程：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？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。

进行新课一、光电效应的实验规律1.光电效应概念：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。

（2）光电效应实验规律① 存在着 电流光电流与光强的关系：饱和光电流强度与入射光强度成正比。

② 存在着 和遏止电压，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。

当 K 、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰为0。

U c 称遏止电压。

根据动能定理，有：截止频率νc ----极限频率，对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc ，当入射光频率ν>νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν <νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。

③ 效应具有光电效应是瞬时的。

课题：17.2 光的粒子性课型：新课姓名：班级：学习目标：1、知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律．2、理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题．3、了解康普顿效应及其意义．一、光电效应1．光电效应(1)定义：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应．逸出的电子叫光电子．(2)实验规律①存在着饱和电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大．这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．②存在着遏止电压和截止频率：使光电流减小到0的反向电压U c称为遏止电压．光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．③光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的，从光照射到金属到产生电流的时间不超过10－9 s.(3)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功．2．爱因斯坦的光电效应方程(1)光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光的能量子为hν．(2)爱因斯坦光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.②物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k.二、康普顿效应和光子的动量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的现象．2．康普顿效应：康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．3．康普顿效应的意义：深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子除了具有能量之外还具有动量．4．光子的动量：p ＝hλ，其中h 为普朗克常量，λ为光的波长．判一判(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．( )(2)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关．( ) (3)入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射的．( )想一想 康普顿效应说明了什么？为什么说康普顿效应反映了光子具有动量？提示：康普顿效应说明了光的粒子性．解释光子波长变化的问题时运用了能量守恒定律和动量守恒定律，理论与实验符合很好．知识点1：对光电效应现象的理解1．光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果．2．光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能．光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能．3．光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝h ν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定．入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与单位面积上入射光子数的乘积．4．光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．例题1 (多选)(2017·衡水高二检测)对光电效应的理解正确的是( )A ．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同对光电效应现象的理解光电效应实验规律可理解记忆：“放(出光电子)不放，比频率；若能放，瞬时放；放多少(光电子)，看光强；(光电子的)最大初动能，看(入射光的)频率．”.如图所示为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有( )A．加大照射光强度B．换用波长短的光照射C．将P向B滑动D．将电源正负极对调知识点2：对光电效应方程的理解和应用1．对光电效应方程E k＝hν－W0的理解(1)式中的E k是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～E k范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程．①能量为ε＝hν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，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．②如果克服吸引力做功最少为W0，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＝hν－W0.(3)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＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>Wh＝νc，而νc＝Wh恰好是光电效应的截止频率．2．光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索(2)两个关系光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．3．在理解光电效应方程的基础上，把其数学关系式与数学函数图象结合起来，经分析、推导得出图象的斜率及在图象横、纵坐标轴上的截距所对应的物理量，从而理解它们的物理意义，有效提高自身应用数学解决物理问题的能力．(1)最大初动能与入射光频率的关系该图象对应的函数式E k ＝h ν－W 0，图象与横轴的交点坐标为极限频率，图象是平行的是因为图线的斜率就是普朗克常量．(2)光电流与电压的关系图象从图象①③可看出同种光照射同种金属板对应的反向遏止电压相同．而饱和光电流强度随入射光强度增大而增大；从图象①②可知，对于同种金属，入射光的频率越高，反向遏止电压越大．(3)反向遏止电压与入射光频率的关系该图象的对应函数式为U c ＝h ν－W 0e，故从图象可以直接读出金属的极限频率，由极限频率可算出普朗克常量，由纵轴截距可推算出金属的逸出功．命题视角1 对光电效应方程的理解如图所示装置，阴极K 用极限波长为λ0＝0.66 μm 的金属制成．若闭合开关S ，用波长为λ＝0.50 μm 的绿光照射阴极，调整两个极板间的电压，使电流表的示数最大为0.64 μA ．(1)求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能．(2)如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能．命题视角2 光电效应中图象问题的求解(多选)在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E k 与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出( )A ．该金属的极限频率和极限波长B ．普朗克常量C ．该金属的逸出功D ．单位时间内逸出的光电子数(1)逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因素无关．(2)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系．(3)分析、推导得出图象的斜率及在图象横、纵坐标轴上的截距所对应的物理量，从而理解它们的物理意义，有效提高自身应用数学解决物理问题的能力．3.(2015·高考全国卷Ⅰ)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．知识点3：对康普顿效应的理解1．假定光子与电子发生弹性碰撞，按照爱因斯坦的光子说，一个光子不仅具有能量E＝hν，而且还有动量．如图所示．这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大．同时，光子还使电子获得一定的动量．这样就圆满地解释了康普顿效应．2．康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( ) A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′[思路点拨] 对康普顿现象的理解，可以类比实物粒子的弹性碰撞．光子不仅具有能量E＝hν，而且还具有动量，光子与物质中的微粒碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律．4.白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( )A．频率变大B．速度变小 C．光子能量变大 D．波长变长巩固训练1．利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则 ( )A．用紫外线照射，电流表一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过 C．用红外线照射，电流表一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过2．(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3．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图17­1­9所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在K 、A 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电荷量)( )A ．U ＝h νe －W eB ．U ＝2h νe －W e C ．U ＝2h ν－W D ．U ＝5h ν2e －W e4．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W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J.5．若一个光子的能量等于一个电子的静止能量，已知静止电子的能量为m 0c 2，其中m 0为电子质量，c 为光速，试问该光子的动量和波长是多少？(电子的质量取9.11×10－31 kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s)。

光的粒子性-人教版选修3-5教案一、教学目标1.了解光的本质和特性，学会描述光的波动和粒子性；2.了解光的产生方式和传播方式；3.掌握光的透射规律和光在各种介质中的传播规律；4.理解各种光学现象的产生原理。

二、教学内容2.1 光的本质和特性2.1.1 光的波动性光的波动性表现在光的干涉、衍射和偏振现象上。

通过干涉、衍射实验可以证明光具有波动性。

2.1.2 光的粒子性光的粒子性表现在光电效应、康普顿散射和黑体辐射定律上。

经过光电效应实验得知，光也具有粒子性。

2.2 光的产生和传播2.2.1 光的产生光的产生有自发辐射、受激辐射和受激发射。

其中，自发辐射和受激辐射是光的产生的本质差别。

2.2.2 光的传播光在真空中传播时速度是恒定的，而在介质中传播时，由于介质的折射率的不同，光的传播速度会发生变化。

2.3 光的透射和反射2.3.1 光的透射和反射规律当光从一种介质通过到另一种介质时，会发生折射。

当光从一种介质射入另一种介质且入射角度为0时，会发生全反射。

2.3.2 光的透射和反射现象通过实验可以发现，光在不同的介质中会产生各种不同的现象，例如：光的色散现象、光的多重透射现象等。

2.4 光的衍射光的衍射是光通过狭缝或障碍物后发生的现象。

经过实验可以证明，障碍物的大小和狭缝的宽度和衍射现象密切相关。

2.5 光的偏振光的偏振是指振动方向相同且处于同一平面的光的集合。

影响光的偏振的因素包括反射、透射和折射等。

三、教学重点1.光的本质和特性；2.光的产生和传播；3.光的透射、反射、衍射和偏振。

四、教学方法1.演示法：通过演示实验的方式展示光的各种现象，帮助学生理解和掌握知识；2.探究法：引导学生通过实验和科学探究的方式深入理解光的本质和特性；3.合作学习法：通过小组合作的形式，让学生互相交流和学习，提高学习效果。

五、教学评价通过教师观察、学生表现和考试成绩等综合评价学生对于光的本质和特性、光的产生和传播、光的透射、反射、衍射和偏振等方面的掌握程度。