光电效应 光子。

一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性，教师要准备好教案，这是老师职责的一部分。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点，帮助教师营造一个良好的教学氛围。怎么才能让教案写的更加全面呢？小编为此仔细地整理了以下内容《光电效应 光子》，仅供您在工作和学习中参考。

教学目标
知识目标
（1）知道光电效应现象
（2）知道光子说的内容，会计算光子频率与能量间的关系
（3）会简单地用光子说解释光电效应现象
（4）知道光电效应现象的一些简单应用

能力目标
培养学生分析问题的能力

教学建议

教材分析

分析一：课本中先介绍光电效应现象，再学习光子说，最后用光子说解释光电效应现象产生的原因。本节内容说明光具有粒子性，从而引出量子论的基本知识。
分析二：光电效应有如下特点：①光电效应在极短的时间内完成；②入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；③在已经发生光电效应的条件下，逸出的光电子的数量跟入射光的强度成正比；④在已经发生光电效应的条件下，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。

教法建议
建议一：对于光电效应现象先要求学生记住光电效应的实验现象，然后运用光子说去解释它，这样可以加深学生的理解。
建议二：学生应该会根据逸出功求发生光电效应的极限频率，但可以不要求运用爱因斯坦光电效应方程进行计算。

教学设计示例
光电效应、光子

教学重点：光电效应现象

教学难点：运用光子说解释光电效应现象

示例：

一、光电效应

1、演示光电效应实验，观察实验现象

2、在光的照射下物体发射光子的现象叫光电效应

3、现象：

（1）光电效应在极短的时间内完成；

（2）入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；

（3）在已经发生光电效应的条件下，逸出光电子的数量跟入射光的强度成正比；

（4）在已经发生光电效应的条件下，光电子最大初动能随入射光频率的增大而增大。

4、学生看书上表格常见金属发生光电效应的极限频率

5、提出问题：为什么会发生3中的现象

二、光子说

1、普朗克的量子说

2、爱因斯坦的光子说

在空间传播的光不是连续的，而是一份份的，每一份叫做光量子，简称光子。

三、用光子说解释光电效应现象

先由学生阅读课本上的解释过程，然后教师提出问题，由学生解释。

四、光电效应方程

1、逸出功

2、爱因斯坦光电效应方程

对一般学生只需简单介绍

对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义

例题：用波长200nm的紫外线照射钨的表面，释放出的光电子中最大的动能是2.94eV.用波长为160nm的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子的最大动能是多少？

五、光电效应的简单应用

六、作业

探究活动

题目：光电效应的应用
组织：分组
方案：分组利用光电二极管的特性制作小发明
评价：可操作性、创新性、实用性

扩展阅读

光电效应

一名优秀的教师就要对每一课堂负责，教师在教学前就要准备好教案，做好充分的准备。教案可以让学生们有一个良好的课堂环境，使教师有一个简单易懂的教学思路。那么一篇好的教案要怎么才能写好呢？小编经过搜集和处理，为您提供光电效应，供大家借鉴和使用，希望大家分享！

光电效应
光量子（光子）：E=hν
实验结论光子说的解释
1、每种金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应电子从金属表面逸出，首先须克服金属原子核的引力做功（逸出功W），要使入射光子的能量不小于W，对应频率即是极限频率。

2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大电子吸收光子能量后，只有直接从金属表面飞出的光电子，才具有最大初动能即：

3、入射光照射到金属板上时光电子的发射机率是瞬时的，一般不会超过10-9S光照射金属时，电子吸收一个光子（形成光电子）的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程。
4、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越多，产生的光电子数越多，射出的光电子作定向移动时形成的光电流越大。
（1）产生光电效应的条件：①ν≥ν极；②hν≥W
（2）发生光电效应后，入射光的强度与产生的光电流成正比。
（3）光电效应方程,W=hν极；
（4）光电管的应用
能级
一、核式结构模型与经典物理的矛盾
（1）根据经典物理的观点推断：①在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波。②电子损失能量，它的轨道半径会变小，最终落到原子核上。
③由于电子轨道的变化是连续的，辐射的电磁波的频率也会连续变化。
事实上：①原子是稳定的；②辐射的电磁波频率也只是某些确定值。
二、玻尔理论
①轨道量子化：电子绕核运动的轨道半径只能是某些分立的数值。对应的氢原子的轨道半径为：rn=n2r1(n=1,2,3,…………)，r1=0.53×10-10m。
②能量状态量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态的能量值叫能级，能量最低的状态叫基态，其它状态叫激发态。原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做加速运动,但并不向外辐射能量.
氢原子的各能量值为：
③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射（或吸收）一定频率的光子，即：hν=Em-En
三、光子的发射和吸收
（1）原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。
（2）原子在始末两个能级Em和En（mn）间跃迁时发射光子的频率为ν，其大小可由下式决定：hν=Em-En。
（3）如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。
（4）原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：
考点分析：
考点：波尔理论：定态假设；轨道假设；跃迁假设。
考点：hν=Em-En
考点：原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：
考点：原子的能量包括电子的动能和电势能（电势能为电子和原子共有）即：原子的能量En=EKn+EPn.轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。
电子的动能：，r越小，EK越大。
原子物理
一、原子的核式结构
二、天然放射现象、衰变
衰变次数的计算方法：根据质量数的变化计算α次数，其次数n=质量数的变化量/4；根据电荷数的变化，计算β衰变次数。中子数的变化量=2×α衰变次数+β衰变次数。
三、半衰期的计算
半衰期计算公式:；m为剩余质量；mO为原有质量；t为衰变时间；τ为半衰期。
四、核反应方程
五、核能的计算
核反应释放的核能：ΔE=Δmc2或ΔE=Δm×931.5Mev

光电效应设计详案

光电效应设计详案

教学目的：

1、了解光电效应的产生条件、规律及光子学说．

2、了解光的量子性，会用光子说解释光电效应现象．

能力目标：

1、培养学生观察能力、分析能力，对实验事实加以解释的能力．

情感目标：

1、引导学生探索知识之间的联系，渗透了“当理论与新的实验事实不相符时，要根据事实建立新的理论”——即实践是检验真理的唯一标准的科学思想．

教学用具：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．

教学重点和难点：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．

课堂总体设计：

发挥教师的主导作用，以演示实验为基础，逐步引导学生通过对演示现象的观察，得出光电效应的规律．通过对经典波动理论无法解释光电效应的分析，培养学生运用已知知识分析新的事验事实的能力，让学生进一步体会到实践是检验真理的唯一标准．

教学过程：

一、课题引入

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．（由于前面几节内容已经涉及了光的微粒说和波动说的发展过程，可以简单回顾）自从麦克斯韦提出光的电磁说，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善的地步．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．

二、新课进行．

1、介绍实验装置——演示实验——观察分析实验现象

这一阶段介绍什么是光电效应．从演示入手，引导学生观察并分析实验现象，为下面的研究光电效应规律作准备．

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）

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．

问题1：把高压电源接通，检流装置接上，为什么检流计不发生偏转?

（电路还处于断开状态．锌板和铜网之间．中间是空气，不能导电．）

问题2：现在让我们用紫外线照射锌板，（介绍紫外线灯，用紫外照射锌板，检

流计指针偏转）．观察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?

（看到检流计指针发生了偏转，说明电路中出现了电流．）

问题3：分析电流可能是哪种原因产生的?

（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．）

教师用铜板代替锌板，则指针不会发生偏转，这样，排除排除了空气被电离的可能性．

通过实验现象总结：锌板在紫外线的照射下，飞出了电子，这种物体在光照下有电子飞出的现象叫光电效应；在光照下从物体中飞出的电子叫光电子，电路中的电流叫光电流．

（板书：光电效应，光电子，光电流）（板画：光电效应的形成过程）

2、研究光电效应的规律

用应急灯的可见光照射锌板，而后用X射线照射锌板，由于用可见光照射时无电流，用X射线照射时有电流．指出：可见光频率较低，不能发生光电效应，X射线频率较高，可以发生光电效应．

教师总结：可见光，紫外线，X射线都是电磁波，只是频率高低不同．用不同频率的各种电磁波照射同一种金属板，发现，当频率低到一定程度后，不论怎样增大入射光强度，怎样延长照射时间，都无法发生光电效应．这一频率界限就叫极限频率．

（板书：二、规律：任何一种金属，都存在极限频率，只有当入射光时，才能发生光电效应．）

问题4：发生光电效应时，若将高压电源去掉，检流计中仍能发现有电流通过．这说明什么呢?

（飞出的电子不需要加速电压，能从锌板飞向铜网．这也说明飞出的电子具有一定的初速度，具有一定的初动能．）

问题5：光电子的这一初动能是从哪里来的呢?

（从入射光中获得．用不同的光——不同频率，不同光强——照射同一金属．发现：光电子的最大初动能与入射光强度无关，只与入射光频率有关，并且随入射光频率的增大而增大．）

（板书：2、光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大），这是光电效应的第二条规律

．

让学生观察在能发生光电效应的情况下，从光照开始到光电效应发生，需要的时间长短．

（用X射线照射锌板，让X射线不断地断、续照射，检流计指针的偏转也断、续发生）

问题6：大家看到的现象说明了什么问题?

（光电效应发生非常快．科学家用仪器测出了光电效应的发生时间，在s以下．在这段时间中，光只能通过约20-30cm的距离．可以说光电效应的发生几乎是瞬时的．）

板书（3、光电效应的发生几乎是瞬时的．）

教师讲解：通过研究的光电效应的第二条规律中，我们知道入射光强不影响光电子的最大初动能．

问题7：入射光强不影响光电子的最大初动能，那么入射光强可以对什么发生影响呢?

（把紫外线管靠近锌板，改变紫外线管与锌板的距离，检流计指针偏转幅度相应地发生变化）这个现象说明什么?（说明入射光强度增大时，光电流强度也增大．精确的实验表明，光电流强度与入射光强度成正比关系，这是光电效应的第4条规律．）

（板书：4、光电流随入射光强度的增大而增大．）

通过对实验现象的观察、分析，得出了光电效应的规律．通过阅读课本，让学生熟悉这4条规律．看表格思考下列问题：

（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使课本中表格内哪些金属发生光电效应?

（2）表中哪种金属最易发生光电效应?

（3）为什么各种金属的极限频率不同?）

3、波动理论在解释光电效应时的矛盾

为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？从光电效应的发生过程来看，电子吸收入射光能量后才能挣脱原子核的束缚，所以我们应从能量的角度来分析光效应．光的波动理论是这样描述光的能量的：（1）能量是连续的；（2）振幅（光强）越大，光能越大，光的能量与频率无关．大家想一想，波动理论为什么无法解释光电效应的规律?

（1）我们先来分析第一条规律：存在极限频率．

按波动理论，不论什么频率的光，只要光强足够大，就应该发生光电效应，不应存在极限频率．

（板书：波动理论的困难：1、不应存在极限频率）

（2）波动理论能解释光电子的最大初动能与入射光强无关吗?

按波动理论，入射光强越大，光能越大，飞出的光电子初动能就应越大．事实是光电子的最大初动能仅与入射光频率有关．

（板书：2、光电子最大初动能的大小应与光强有关，与无关）

（3）光电效应几乎是瞬时发生的．也就是说，不论入射光强多么弱，只要，就立即能发生光电效应．光太弱时，按波动理论，要达到使光电子飞出的能量，要有一个能量积累过程．事实上光电效应几乎瞬时发生说明一旦发生光电效应，几乎不需要能量的积累过程．（板书：3、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生）

（4）波动理论能够解释第四条规律——随着光强的增大，光电流也在增大．

通过上面的分析，光的波动理论在解释光电效应时遇到了巨大的困难．后来，爱因斯坦在普朗克量子化理论的启发下，提出了光子学说．

4、光子说

阅读课文分析：

问题8：光子说与波动理论的主要区别是什么?

（光子说认为能量是一份一份的，与频率有关，而波动说认为能量是连续的，与频率无关．）

普朗克认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的进行的，理论计算的结果才能和实验事实相符，这样的一份能量叫做能量子，普朗克还认为每一份能量等于，其中叫做普朗克常量，实验测得：

普朗克将物理学带进了量子世界，受到普朗克的启发，爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，光子的能量

跟光的频率成正比，即：

这个学说后来就叫做光子说．（关于光子说的内容可以让学生自学）

光子说的这两点实际上是针对波动理论的两大要害提出的．爱因斯坦当时在实验事实还不是很充分的时候，提出了光子说，是对科学的重大贡献．这也说明理论与新的实验事实不符时，要根据事实建立新的理论，因为实践是检验真理的唯一标准．

5、光电效应方程

（1）光电效应中，金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功，某种金属中的不同电子，脱离这种金属所做的功也不一样，使电子脱离某种金属所做的功的最小值叫做这种金属的逸出功．（板书：1、逸出功）

（2）如果入射光子的能量大于逸出功，那么有些光子在脱离金属表面后还有剩余的能量——也就是说有些光电子具有一定的动能，就有下面的关系：

这个关系式通常叫做爱因斯坦光电方程．

（板书：爱因斯坦光电效应方程：）

这部分内容对一般学生只需简单介绍，对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义．

三、例题分析（参考课文例题和备课资料）

四、课堂总结

高考物理知识点：光电效应

俗话说，凡事预则立，不预则废。作为教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容，帮助授课经验少的教师教学。你知道怎么写具体的教案内容吗？急您所急，小编为朋友们了收集和编辑了“高考物理知识点：光电效应”，欢迎您参考，希望对您有所助益！

高考物理知识点：光电效应

光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectriceffect)。光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应(金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子)。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。
光电效应里电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关。光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响。
光电效应说明了光具有粒子性。相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的干涉和衍射。
只要光的频率超过某一极限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。在入射光一定时，增大光电管两极的正向电压，提高光电子的动能，光电流会随之增大。但光电流不会无限增大，要受到光电子数量的约束，有一个最大值，这个值就是饱和电流。所以，当入射光强度增大时，根据光子假设，入射光的强度(即单位时间内通过单位垂直面积的光能)决定于单位时间里通过单位垂直面积的光子数，单位时间里通过金属表面的光子数也就增多，于是，光子与金属中的电子碰撞次数也增多，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多，饱和电流也随之增大。

高二物理教案：《光电效应》教学设计

高二物理教案：《光电效应》教学设计

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

(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?

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

(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。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。Uc称遏止电压。

根据动能定理，有： 。

(2)光电效应实验规律

①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

③光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电子逸出所需时间

3、光电效应解释中的疑难

经典理论无法解释光电效应的实验结果。

经典理论认为，按照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。

光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流;频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。

光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。

为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。

4、爱因斯坦的光量子假设

(1)内容

光不仅在发射和吸收时以能量为hν的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为ν 的光是由大量能量为 E =hν的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。

(2)爱因斯坦光电效应方程

在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后的动能Ek。由能量守恒可得出：

W0为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功。Wk为光电子的最大初动能。

(3)爱因斯坦对光电效应的解释

①光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。

②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。

③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系

④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率： 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。

5、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年证实了爱因斯坦光电效应方程，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。

6、展示演示文稿资料：爱因斯坦和密立根

由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。

密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。

点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。

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。

(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。