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光的粒子性
课 题 17．2 光的粒子性 第 1 课时 计划上课日期：
1．通过实验了解光电效应的实验规律。
教学目标
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
光电效应的 实验规律、 爱因斯坦光电效应方程以及意义
教学重难点
关键点拨
教学流程\内容\板书
加工润色
（一）引入新课
提问：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。 ）
学生回顾、思考，并回答。
教师倾听、点评。
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
教师：实验演示。 （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。
学生：认真观察实验。
教师提问：上述实验说明了什么？
学生：表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。
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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
1
0。 Uc 称遏止电压。根据动能定理，有m v 2 = eU
2 ec c
（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nc ----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nc 。
当入射光频率n>nc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率n <nc 时，无论光强多
大也无电子逸出金属表面。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。
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 hn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n 的光是由大量能量为 E =hn的光子组成的
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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
hn = E k + W 0
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
W0
④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：n c =
h
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。
作业
布置
教学
心得
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