《光电效应》参考教案1

PAGE6/7光电效应一、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.光电效应的产生1.1什么是光电效应现象？什么是光电子？什么是光电流？在光（包括不可见光）的照射下电子从物体表面逸出的现象称为光电效应现象。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a1.2、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．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2.光电效应的理论解释2.1、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。2.2、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=6.63×10-34J·s)2.3、如何理解爱因斯坦光电效应方程？（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。、光电效应的应用3.1光电开关光电管是利用光电效应把光信号转化为电信号的器件，应用光电管可以控制电路的接通或断开。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.1.9eVB.0.6eVC.2.5eVD.3.1eV3.2光电成像光电成像的原理是利用光电效应先将光信号转化成电信号，然后再将电信号转化成光信号。CCD广泛应用在数码摄影、天文学，尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜，和高速摄影技术如Luckyimaging。CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。CCD，英文全称：Charge-coupledDevice，中文全称：电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。此外，CCD还是蜂群崩溃混乱症的简称。3.2光电池硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单，核心部分是一个大面积的PN结，把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路，当二极管的管芯(PN结)受到光照时，你就会看到微安表的