科学的转折：光的粒子性(山东省潍坊诸城市)

科学的转折：光的粒子性
（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。
教学过程
温故知新：
1、光能够产生 、 现象，说明光是电磁波，光的 现象进一步说明光还是横波。
2、普朗克为了解释黑体辐射问题，提出了 概念，并且其能量值为 。
实验演示：
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），观察验电器两金属薄片是否张开？如果再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的薄片张角如何变化？
实验现象：
。
实验结论： 。
自主学习
1、什么是光电效应？
合作探究
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，便有电子逸出这些电子叫光电子。光电子达到阳极A上形成电流叫光电流。
1°在一定的光照条件下，随着加速电压的增大，电流将如何变化？
饱和电流：
。
若增强入射光，饱和电流将 （不变、增大、减小）
结论：在光电效应现象中，入射光越强， 。
2°将电源反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。
遏止电压： 。
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 。
3°对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压Uc都 （变化、不变）。光的频率ν改变时，遏止电压Uc也 。
截止频率（极限频率）：
。
结论： 。
4°当频率超过截止频率νc时，无论入射光怎样微弱，光电效应的发生总是瞬时的，从光照到金属表面到产生光电子的时间大约为 。
（2）光电效应实验规律
① 光电流与光强的关系
。
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 。
。
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<10-9s。
④光电子的最大初动能与 无关，只与 有关。
3．光电效应解释中的疑难
（1）经典电磁理论能解释的光电效应规律是：
。
（2）经典电磁理论在解释光电效应规律时遇到的困难：
①
。
②
。
③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4．爱因斯坦的光量子假设
（1）光子说的内容是什么？
（2）爱因斯坦光电效应方程：
　　　　　　　　　　　　　
其中 ν为　　　　　　　　　W0为　　　　　，Ek为　　　　　　　。
（3）爱因斯坦对光电效应的解释：
①光越强，光子数越多，释放的光电子也　　　　，所以光电流也　　　　　。
②电子一次性吸收光子的　　　　　　　　，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　　　　　　　有关，与强度无关。
④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：　　　　　　　　　　　。
自主学习
5．光电效应理论的验证
了解相关的物理学史
６．康普顿效应
（1）光的散射　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）康普顿效应　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（３）光子的动量：
推导光子动量的公式：
典型例题：
课本Ｐ３３例题
跟踪训练：
１、如右图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，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，则验电器指针偏角将 （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 （填“有”或“无”）偏转．
2、下列关于光电效应的说法正确的是（ ）
A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率
B．光电子的初速度和照射光的频率成正比
C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大
3、康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向 运动，并且波长 （填“不变”“变小”或“变长”）．
课堂小结
学生概括总结本节内容：
。
课后作业：“问题与练习”1～6题。