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1、用心 爱心 专心 - 1 -量子论初步备课指要教学建议1、光的粒子性的教学中应明确提出并讲透光电效应的四个规律，有助于加深对光电效应的理解.可结合“案例导入”中的例 1 来讲解.2、爱因斯坦光电效应方程的教学中，要突出讲透方程中各量的物理意义，使用范围、符号等.尤其是逸出功的概念，可结合“案例导入”中的例 2、 重、难、疑点剖析“中的例1 来讲解.3、让学生从以下几方面理解光的波动性与粒子的统一（1）大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性.（2）光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量，和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用，在光的传播过程中，光子在空间各点出现的
2、可能性的大小概念，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波.（3）光子的能量与其对应的频率成正比. 而频率是波动性特征的物理量，因此 E=hv 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系.（4）对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著.资料链接光子的冲击谁都知道光波推带有能量，太阳能就是靠它传到地面上来的.那么光波携有动量吗？不是所有的波都携有动量.实际上大多数波的净动量为零.如水波携有能量，但它不能将浮在水上的软木推向前进.这块软木只是在起始位置附近上下浮动，获得的净动量为零.声波也如此.但光波就不同了，它确实具有动量. 所有的光波都一样，都具有动量
3、.太阳光正是靠它的动量将彗星的尾巴推离太阳.光的动量效应使牛顿很难相信光具有波动性；而动量效应又引导爱因斯坦把光看成是具有质量（但不是我们所熟悉的物体的静止质量）的粒子，即光子. 他推理说：因为光能推动物体，它有一定动量；动量等于质量与速度的乘积，所以光子不但具有速度，应该同时具有质量.光作用在物体上的力称为辐射压力，这就是彗星尾巴总是背向太阳的原因，如图 16-53-1 所示.案例导入例 1：入射光照射到某金属表面上发生光电效应.若入射光的强度减弱，而频率不变，则（ ）.用心 爱心 专心 - 2 -A从光照至金属表面上到发射光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子最大初动能将减小C单位时
4、间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D有可能不发生光电效应【分析】解本题时必须深刻理解光电效应的四条规律：（1）产生条件：每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应.（2）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.（3）光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过 10-9s.（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比，即单位时间内发射光电子的数目与入射光的强度成正比.【解答】从光强的定义出发，光频率不变而强度减弱，说明单位时间内照射到金属表面的光子数减少，因而从金属表面激发出的光电子数目亦减少.由光电效应规律，光电
5、子的最大初动能与入射光的强度无关及光电效应的发生几乎是瞬时的，可知光电子的最大初动能和从光照至金属表面上到发射光电子之间的时间间隔不变.而只要入射光的频率大于极限频率时，光电效应现象仍然可以发生.只不过当入射光的强度减弱时，光电流会减小，所以选项C 正确.【答案】C.【归纳】本题常见的错误：不理解光强的定义：不能理解光电效应的规律.例 2：对爱因斯坦提出的光电效应方程 Ek=hv-W，下面理解正确的有（ ）.A只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能B式中的 W 表示每个光电子从金各中飞出的过程中克服金属中正电荷引力所做的国C逸出功 W 和极限频率
6、v0之间应满足 W=hv0D光电子的最大动能和入射光的频率成正比【分析】本题要求明确光电效应方程中各量的物理意义，及从能量守恒的角度理解光电效应方程.【解答】爱因斯坦光电效应方程中的 W 表示的是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子在飞出过程克服金属中正电荷引力做的功，而不是每个光电子从金属中飞出时克服正电荷引力做的功.所以公式中的 Ek只能表示最大动能，而不是每个光电子都会具有同样的动能.实际上逸出的光电子的动能大小可能取 0 到 Ek间的任值.当入射光频率正好满足 hv0=W 时，处于临界状况，即刚好能有光电子逸出，且逸出的光电子的初动能是零.从光电效应方程 Ek=W可知 Ek和 v 之间
7、是增函数关系，但由于有常数面 W，所以并不是成正比的关系.【答案】C.用心 爱心 专心 - 3 -【归纳】要想正确理解光电效应产生的机理，只有从能量守恒的观点出发，才能从本质上深刻理解爱因斯坦的光电效应方程.既然每个光子的能量都是 hv，那么吸收了光子的电子的能量就是相同的；而逸出功 W 表示的是从金属表面直接飞出的光电子克服金属中正电荷引力做的功.也就是光电子飞出过程中需要克服金属中正电荷引力做的最小的功，那么跟它对应的 Ek当然只能表示光电子具有的最大初动能了.如果连最大初动能都等于零，说明入射光的光子能量刚好等于逸出功，因此有 W=hv.知识梳理一、光的粒子性1、光电效应现象；在光的照射
8、下物体发射电子的现象，叫光电效应.2、光子说；爱因斯坦为了解释光电效应现象，在普朗克量子说的启发下，提出了光子说：光是一份一份不连续的，每一份叫做一个光子，每个光子的能量为 E=hv.3、光电效应实验规律（1）对任何一种金属，都存在一极限频率.入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应（极限频率）.（2）光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关（最大初动能）.（3）入射光照射到金属上时，光电了的发射几乎是瞬时的（一般不超过 10-9s）.（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度（或说单位时间内发射出的电光子数）与入射光的强度成正比.4、爱因斯坦光电效应方
9、程：E k=hv-W.W:逸出功，使电子脱离金属所要做的功的最小值.对不同金属，各不相同.EK：光电子的最大初动能.hv：入射光子的能量.三个量单位可均用 eV,也可均用 J，但必须统一.二、光的波粒二象性1、光的波粒二象性：光是一种波，同时也是一种粒子.2、理解：大量光子运动的规律表现出它的波动性（几率波） ，单个光子的运动表现出光的粒子性；光的传播过程中侧重于波动性，光与物质相互作用过程中侧重表现出粒子性；光波波长越长，波动性越明显；光波频率越高（波长越短） ，粒子性越明显.重、难、疑点剖析1、光电效应的教学要突出光电效应的主要规律极限频率的存在、光电子的初动能与入射光的强度无关以及光电效
10、应的瞬时性.这些规律都不能用波动说来解释.只有用爱因斯坦提出的光子说，才能圆满地解释这些规律.课文的叙述是比较细致的，为了让学生读后能有个清楚的印象（不混淆） ，可以理出这样一个线索供学生参考： 用心 爱心 专心 - 4 - )21(mv动 能光 电 子 逸 出 后 的 最 大 初每 秒 钟 逸 出 的 光 电 子 数光 电 子 频 率强 度照 射 光这里要让学生注意：照射光束的强度（光束的能量）取决于单位时间内发射（或接收）的光子数；光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率.学生会错误地认为：“频率高，光子能量大，光就强，产生的光电流也强” “光电子的动能大，电子跑得快，光电流就强” ，把“
11、光束的强度” “光子的能量” “光电子的最大初动能” “光电流强度”等概念纠缠在一起，造成混淆.因此要及时提醒，指导学生正确地进行思考，防止日常生活中形成的糊涂观念对学习的干扰.2、爱因斯坦光电效应方程的教学中要让学生理解光电子的最大初动能是由入射光子的能量和被照金属的逸出国决定的，三者间有着确定的数量关系.3、光电效应现象中的两条曲线（1） “Ekm-v”曲线：如图 16-53-2 所示的是光电子最大初动能 Ekm随入射光频率 v 的变化曲线，相应的物理意义为：横轴上的截距的物理含义是光电管阴极材料的极限频率；纵轴上的截距的物理含义是光电管阴极材料的逸出功的负值；斜率的物理含义是普朗克恒量.
12、（2） “I-U”曲线：如图 16-53-3 所示的是光电流强度 I 随光电管两极间电压 U 的变化曲线，相应的物理意义是：图中的 Im是饱和光电流，它与“单位时间内发射出的光电子数”有关，由入射光的强度决定；图中的 Ue是反向截止电压，它与“光电子的最大初动能”有关，由入射光的频率决定.例 1：关于光电效应的规律，下面说法中正确的有（ ）.A当某种色光照射金属表面时，能发生光电效应，则入射光的频率越高，逸出的光电子的最大初动能越大B当某种色光照射金属表面时，能发生光电效应，则入射光的强度越大，逸出的光电子数越多C同一频率的光照射不同金属，如果都能发生光电效应，则逸出功大的金属逸出的光电子的最
13、大初动能也越大D对某金属，入射光波长必须小于某一极限波长，才能发生光电效应决定着每秒钟光源发射的光子数.频率决定着每个光子的能量 E=hv.用心 爱心 专心 - 5 -【分析】本题是对光电效应方程 的具体应用.Whvm21【解答】由光电效应方程 了解：对于某种金属，因其逸出功是一个定v值.当入射光效率一定时，光子的能量是一定的，逸出的光电子的最大初动能也是一定的.若提高入射光的频率，则逸出的光电子的最大初动能也将增大.要想使某种金属光电效应，必须使入射光的频率大于其极限频率 v0.因刚好发生光电效应时，光电子的初动能为零，有hv0=W,所以 v0= ，又 v0= .若入射光频率 vv 0，即
14、0= 时能发生光电效应.同一hWcWhc频率的光照射到不同的金属上时，因不同金属的逸出功不同，则逸出的光电子的最大初动能也不相同.逸出功小，即电子摆脱金属的束缚越容易，电子脱离金属表面时获得的动能越大.若入射光的频率不变，对于特定的金属，增加光强，不会增加光电子的最大初动能.但由于光强的增加，照射光的光电子数目增多，因而逸出的光子数目也随之增多.【答案】A、B、D.【归纳】本题要求搞清光电效应规律，能判断、解释一些现象，对光电效应方程的应用高考要求已达到级，应引起注意.备用题例 2：已知一光电管阴极的极限频率为 v0.现将频率 v 大于 v0的光照射在阴极上，如图16-53-4 所示，则（ ）
15、.A照射在阴极上的光的强度愈大，单位时间内产生的光电子数目也愈多B加在 AK 间的正向电压愈大，通过光电管的光电流饱和值也愈大C为了阻止光电子到达 A，必须在 AK 间加一足够高的反向电压D阴极材料的逸出功等于 hv0【分析】根据光电效应的有关现象和爱因斯坦光电效应方程求解.【解析】已知阴极的极限频率为 v0，由逸出功的定义得阴极材料的逸出功 W=hv0，与入射光的频率及光照无关，D 正确.当入射光频率 vv 0时，阴极能发射光电子.入射光强度愈大，表示每秒内到达光阴极单位面积上的入射光子数愈多.根据光电效应中光电子与入射光子的对应关系，阴极表面单位时间内产生的光电子数也愈多，A 正确.在一定
16、光强度的入射光照射下，如果每秒从阴极发射的光电子已全部被阳极板吸去，这时通过光电管的电流达到饱和值.显然，即使再增大正向电压，电流值也不会再增大了（这时只有再增加入射光强，光电流才会增大） ，B 错.在阳极 A 与阴极 K 之间加上足够高的反向电压，可使电子具有的初动能不足以克服电场力做功到达阳极，无法产生光电效应，C 正确.【答案】A、C、D.【归纳】本题是一道综合题，为阻止光电子到达阳极所加的反向电压，由功能关系知得 .式中 Ua称为遏止电压.,21ameUvevm2用心 爱心 专心 - 6 -考题回放高考对光电效应的考查，重在理解和辨析.对光电效应中发出的光电子常结合其能量和由光子形成的电流进行综合考查，多为直空和选择题.例：如图 16-53-5 所示，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，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于 0.60V 时，电流表读数
