3　粒子的波动性板书设计及设计说明

光的粒子性

一、教学目标

1、知识与技能

（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、过程与方法

(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、态度、情感、价值观

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、教学重点与难点分析：

（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)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、教学过程：

1、什么是光电效应现象？什么是光电子？什么是光电流？在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应现象。发射出的电子叫做光电子。由于光电子而导致的回路电流叫光电流。例1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连.用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图5-1所示.这时(

)

A.锌板带正电，指针带负电

B.锌板带正电，指针带正电

C.锌板带负电，指针带正电

D.锌板带负电，指针带负电

例2、光电效应实验的装置如图5-4所示，则下列说法中正确的是() A.用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转

B.用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转

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

例3、在图5-6所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么(

) A.A光的频率大于B光的频率

B.B光的频率大于A光的频率

C.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b

D.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a

2、光电效应有那些规律？实验研究：

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．

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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？

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．

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．

实验结论：

（1）金属表面被光照射可在10-9s的时间内打出光电子，即光电效应几乎是瞬间发生的。（2）在单位时间里从金属发射出的光电子数跟入射光的强度成正比。（3）任何一种金属都对应着发生光电效应的一个极限频率。（4）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。

例1、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(

) A.光电子的最大初动能不变

B.光电子的最大初动能减少

C.单位时间内产生的光电子减少

D.可能不发生光电效应

例2、如图5-2所示，一静电计与锌板相连，在A处用紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角.(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将_____(填“减小”“增大”或“不变”).(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转.那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针_____(填“有”或“无”)偏转.

例3、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a、b、c上，如图5-3所示，已知金属板b有光电子放出，则可知(

) A.板a一定不放出光电子

B.板a一定放出光电子

C.板c一定不放出光电子

D.板c一定放出光电子

例4、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

例5、某种金属在单色光照射下发射出光电子，这光电子的最大动能(

) A.随照射光强度的增大而增大

B.随照射光频率的增大而增大

C.随照射光波长的增大而增大

D.与照射光的照射时间无关

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3、光的电磁学说与光电效应实验规律在那些方面是矛盾的？矛盾1：根据电磁学说，光的能量由强度决定而与频率无关，所以无论频率如何只要强度足够大、时间足够长都应发生光电效应。这与存在极限频率的事实不符。矛盾2：根据电磁学说，用弱光照射金属表面时，光电效应的发生需要一定的时间。这与无论强度如何发生光电效应几乎都不需要时间的实验事实相矛盾。4、谁提出了光子说？光子说的内容是什么？爱因斯坦提出了光子说，并用它成功地解释了光电效应现象。光子说的基本内容为：光的能量传播不连续；每一份称为一个光子；每个光子的能量为：E=hע(h=6.63×10-34

J·s)5、如何理解爱因斯坦光电效应方程？

hW12mvm2（1）让金属表面电子离开金属表面需对其做功，需要做的最小功（垂直离开表面且离开表面时速度为零）就是式中的W，叫逸出功。内部电子需要做的功都比逸出功大。

（2）当照射光的频率满足：hץ0=W时，金属表面的电子刚好能逸出而发生光电效应。

ץ0为极限频率。当频率再小时，电子吸收的能量由于作用而快速转化为内能。（3）金属表面垂直出射的电子具有最大初动能。且照射光频率越大，光电子的最大初动能越大。

（4）金属内部电子吸收光子后运动方向的差异导致离开金属需做的功不同，一部分不能离开金属，离开金属的光电子动能比表面上垂直出射的要小。6、光电管工作原理：

光电管是利用光电效应把光信号转化为电信号的器件

例1、如图5-5，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零. 合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零，由此可知阴极的材料的逸出功为(

) A.1.9eV

B.0.6eV

C.2.5eV

D.3.1eV

7、量子说的奠基人是谁？德国物理学家普朗克。他在研究电磁辐射时发现：只有认为电磁波的能量不连续，且每一份为hע时，才能与实验相吻合。并测出了h 例1、下列关于光的说法中正确的是(

) A.在真空中红光波长比紫光波长短

B.红光光子能量比紫光光子能量小

C.红光和紫光相遇时能产生干涉现象

D.红光照射某金属时有电子向外发射，紫色照射该金属时一定也有电子向外发射

例2、一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图3-15所示. 对于两束单色光来说( )

A.玻璃对a光的折射率较大 B.a光在玻璃中传播的速度较大

C.b光每个光子的能量较大

D.b光的波长较大例3、对光电效应做出合理解释的物理学家是(

) A.爱因斯坦

B.玻尔

C.查德威克

D.德布罗意

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例4、红、橙、黄、绿4种单色光中，光子能量最小的是(

) A.红光

B.橙光

C.黄光

D.绿光

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