知識點:
光的頻率必須大于或等于光電效應(yīng)發(fā)生的極限頻率。
高中物理光電效應(yīng)定義
光照射到金屬上,導(dǎo)致材料的電性能發(fā)生變化。 這種光電現(xiàn)象統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。 光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電導(dǎo)效應(yīng)和勢壘層光電效應(yīng),又稱光伏效應(yīng)。 前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面,也稱為外光電效應(yīng)。 后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部,稱為內(nèi)光電效應(yīng)。
在光電效應(yīng)中,電子的噴射方向并不完全具有方向性,而是大部分都是垂直于金屬表面發(fā)射的,與光的方向無關(guān)。 光是一種電磁波,但它是一個高頻振蕩的正交電磁場。 振幅很小光電效應(yīng)有哪些規(guī)律,不會影響電子發(fā)射的方向。
光電效應(yīng)說明了光的粒子性。 相應(yīng)地,光的波動性最典型的例子就是光的干涉和衍射。
高中物理光電效應(yīng)分類
光電效應(yīng)分為:外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。
內(nèi)光電效應(yīng)是光激發(fā)產(chǎn)生的載流子(自由電子或空穴)仍在材料內(nèi)部移動,導(dǎo)致材料的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光伏的現(xiàn)象。
外光電效應(yīng)是受光激發(fā)的電子從材料表面逸出并在真空中形成電子的現(xiàn)象。
高中物理光電效應(yīng)定律
1、每種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時都有一個極限頻率(或截止頻率),即照射光的頻率不能低于某個臨界值。 相應(yīng)的波長稱為極限波長(或紅極限波長)。 當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時,無論光有多強,電子都無法逃逸。
2、光電效應(yīng)中產(chǎn)生光電子的速度與光的頻率有關(guān),與光強無關(guān)。
3.光電效應(yīng)的瞬時性。 實驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)金屬受到照射時,幾乎立即產(chǎn)生光電流。 響應(yīng)時間不得超過十的負九秒次方(1ns)。
4、入射光的強度只影響光電流的強度,即只影響單位時間單位面積逃逸的光電子數(shù)量。 當(dāng)光的顏色不變時,入射光越強,飽和電流越大,即對于某種顏色的光,入射光越強,在一定時間內(nèi)發(fā)射出的電子越多。
視頻教程:
實踐:
課件:
課程計劃:
1.知識和技能
●了解并識別光電效應(yīng)現(xiàn)象。
●能夠表達光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律。
●了解光子的概念,能夠用光子理論解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律。
●理解光電效應(yīng)方程。
●粗略了解光電效應(yīng)研究的史實。
2. 流程與方法
●觀察赫茲實驗中的放電現(xiàn)象,體驗發(fā)現(xiàn)的過程。
●體驗“探索光電效應(yīng)規(guī)律”的過程,在探索活動中獲得經(jīng)驗。
●嘗試發(fā)現(xiàn)波動論在面對光電效應(yīng)定律時所遇到的困難。
●了解“觀察、實驗─提出假說─實驗驗證─新假說……”的物理研究方法。
3.情感態(tài)度和價值觀
●體驗探索自然規(guī)律的艱辛和快樂。
●崇尚科學(xué)、敬佩科學(xué)家、欣賞物理奇妙與和諧的修養(yǎng)。
●學(xué)習(xí)科學(xué)家敢于堅持真理、敢于創(chuàng)新、實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神,培養(yǎng)判斷相關(guān)信息是否科學(xué)的意識。
【教學(xué)工具】
1、實驗裝置:赫茲實驗裝置; 光電效應(yīng)現(xiàn)象演示裝置。
2、多媒體課件; 信息文本; 赫茲實驗裝置的動畫; 研究光電效應(yīng)的實驗動畫; 光電效應(yīng)的波動理論描述和光子理論的動畫; 密立根確認光電方程的實驗動畫; 普朗克、愛因斯坦、密立根資料圖片
【教學(xué)設(shè)計理念】
本課程的教材包含非常豐富的教學(xué)內(nèi)容:從知識上來說,本課程作為后牛頓物理學(xué)的兩大支柱之一——量子理論導(dǎo)論,涉及到了量子物理最基本的內(nèi)容,同時同時,它還具有豐富的物理學(xué)科文化積淀,包括物理學(xué)史、科學(xué)方法、辯證唯物主義思想、創(chuàng)新意識等人文精神教育主題。 教材在知識的呈現(xiàn)上相對簡單、直接,但這些知識的“背景??”卻相當(dāng)豐富并被賦予人文色彩,為“科學(xué)人文教育價值觀”的實施提供了很大的空間。
基于教材的特點物理資源網(wǎng),本教案的設(shè)計“以人為本”,突出物理學(xué)家從赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)、倫納德研究光電效應(yīng)規(guī)律、愛因斯坦光子理論解釋光電效應(yīng)規(guī)律光電效應(yīng),以密立根的實驗來驗證光電效應(yīng)方程。 三十年的探索讓學(xué)生在學(xué)習(xí)量子理論的基礎(chǔ)知識和技能、培養(yǎng)微觀思維方法的同時,也受到物理課程文化的滲透和培養(yǎng)光電效應(yīng)有哪些規(guī)律,體現(xiàn)了物理教育的個性和素質(zhì),對知識的好奇心、質(zhì)疑精神。和創(chuàng)新,科學(xué)美和責(zé)任感的價值取向。
高中生學(xué)習(xí)建議:
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