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光电效应实验报告

时间：2023-03-03 07:54:28 其他范文收藏本文下载本文

光电效应实验报告（整理12篇）由网友“别来烦你爹”投稿提供，下面小编为大家整理后的光电效应实验报告，希望大家能够受用!

光电效应实验报告

篇1：光电效应光子

教学目标

知识目标

（1）知道光电效应现象

（2）知道光子说的内容，会计算光子频率与能量间的关系

（3）会简单地用光子说解释光电效应现象

（4）知道光电效应现象的一些简单应用

能力目标

培养学生分析问题的能力

教学建议

教材分析

分析一：课本中先介绍光电效应现象，再学习光子说，最后用光子说解释光电效应现象产生的原因。本节内容说明光具有粒子性，从而引出量子论的基本知识。

分析二：光电效应有如下特点：①光电效应在极短的时间内完成；②入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；③在已经发生光电效应的条件下，逸出的光电子的数量跟入射光的强度成正比；④在已经发生光电效应的条件下，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。

教法建议

建议一：对于光电效应现象先要求学生记住光电效应的实验现象，然后运用光子说去解释它，这样可以加深学生的理解。

建议二：学生应该会根据逸出功求发生光电效应的极限频率，但可以不要求运用爱因斯坦光电效应方程进行计算。

教学设计示例

篇2：光电效应光子

教学重点：光电效应现象

教学难点：运用光子说解释光电效应现象

示例：

一、光电效应

1、演示光电效应实验，观察实验现象

2、在光的照射下物体发射光子的现象叫光电效应

3、现象：

（1）光电效应在极短的时间内完成；

（2）入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；

（3）在已经发生光电效应的条件下，逸出光电子的`数量跟入射光的强度成正比；

（4）在已经发生光电效应的条件下，光电子最大初动能随入射光频率的增大而增大。

4、学生看书上表格常见金属发生光电效应的极限频率

5、提出问题：为什么会发生3中的现象

二、光子说

1、普朗克的量子说

2、爱因斯坦的光子说

在空间传播的光不是连续的，而是一份份的，每一份叫做光量子，简称光子。

三、用光子说解释光电效应现象

先由学生阅读课本上的解释过程，然后教师提出问题，由学生解释。

四、光电效应方程

1、逸出功

2、爱因斯坦光电效应方程

对一般学生只需简单介绍

对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义

例题：用波长200nm的紫外线照射钨的表面，释放出的光电子中最大的动能是2.94eV. 用波长为160nm的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子的最大动能是多少？

五、光电效应的简单应用

六、作业

探究活动

题目：光电效应的应用

组织：分组

方案：分组利用光电二极管的特性制作小发明

评价：可操作性、创新性、实用性

篇3：物理光电效应知识点

(一)

几何光学以光的直线传播为基础，主要研究光在两个均匀介质分界面处的行为规律及其应用。

从知识要点可分为四方面：一是概念;二是规律;三为光学器件及其光路控制作用和成像;四是光学仪器及应用。

(一)光的反射

1.反射定律

2.平面镜：对光路控制作用;平面镜成像规律、光路图及观像视场。

(二)光的折射

1.折射定律

2.全反射、临界角。全反射棱镜(等腰直角棱镜)对光路控制作用。

3.色散。棱镜及其对光的偏折作用、现象及机理

应用注意：

1.解决平面镜成像问题时，要根据其成像的特点(物、像关于镜面对称)，作出光路图再求解。平面镜转过α角，反射光线转过2α

2.解决折射问题的关键是画好光路图，应用折射定律和几何关系求解。

3.研究像的观察范围时，要根据成像位置并应用折射或反射定律画出镜子或遮挡物边缘的光线的传播方向来确定观察范围。

4.无论光的直线传播，光的反射还是光的折射现象，光在传播过程中都遵循一个重要规律：即光路可逆。

(三)光导纤维

全反射的一个重要应用就是用于光导纤维(简称光纤)。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。

(四)光的干涉

光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。(相干波源的频率必须相同)。形成相干波源的方法有两种：(1)利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)。(2)设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等)。

(五)干涉区域内产生的亮、暗纹

1.亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍(相邻亮纹(暗纹)间的距离)。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹，各级彩色条纹都是红靠外，紫靠内。

(六)衍射

注意关于衍射的表述一定要准确。(区分能否发生衍射和能否发生明显衍射)

1.各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。

2.发生明显衍射的条件是：障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。

(七)光的电磁说

1.麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波?D?D这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。

2.电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。

各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的;红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的;伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的;γ射线是原子核受到激发后产生的(伴随α、β衰变而产生)。

3.各种电磁波的产生、特性及应用。

(八)光的偏振

光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E的方向、磁场

(九)光电效应

1.在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。(下图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。)光效应中发射出来的电子叫光电子。

ν0，只有ν0才能发生光电效应;②光电子的初动能与入射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大;③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;④瞬时性(光电子的产生不超过10-9s)。

3.爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量成正比：E=hν

4.爱因斯坦光电效应方程：h-W(W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。)

(十)康普顿效应

在研究电子对X射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。

(十一)光的波粒二象性

干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波;光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子;因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。

(二)

(十二)正确理解波粒二象性

波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。

1.个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性。

2.高的光子容易表现出粒子性;低的光子容易表现出波动性。

3.光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性。

4.由光子的能量表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量?D?D频率和波长λ。

(十三)由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波(德布罗意波)的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应。

(十四)天然放射现象

原子序数大于83的所有天然存在的元素的原子核都不稳定，能自发地变为别种元素的原子核，同时放出射线。

(十五)玻尔原子模型能级

1.定态假设：原子处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中的原子是稳定的。

2.能级跃迁：原子从一状态跃迁到另一状态，要辐射(或吸收)一定频率的光子。

3.轨道能量量子化。

(十七)物质波：

德布罗意波：粒子散射实验：结果是绝大多数的粒子没有偏转穿过，少数的粒子发生大角度的偏转，极少数粒子偏转角超过，个别甚至被弹回，由此可得结论：原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。

(十九)原子的放射现象

1.天然放射现象：某些元素自发放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素。天然放射现象的发现，使人类认识到原子核内部具有复杂的结构。

物理的知识点梳理

1、大的物体不一定不能够看成质点，小的物体不一定可以看成质点。

2、参考系不一定会是不动的，只是假定成不动的物体。

3、在时间轴上n秒时所指的就是n秒末。第n秒所指的是一段时间，是第n个1秒。第n秒末和第n+1秒初就是同一时刻。

4、物体在做直线运动时，位移的大小不一定是等于路程的。

5、打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一点。

6、使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。

7、物体的速度大，其加速度不一定大。物体的速度为零时，其加速度不一定为零。物体的速度变化大，其加速度不一定大。

8、物体的加速度减小时，速度可能增大;加速度增大时，速度可能减小。9、物体的速度大小不变时，加速度不一定为零。

10、物体的加速度方向不一定与速度方向相同，也不一定在同一直线上。

11、位移图象不是物体的运动轨迹。

12、图上两图线相交的点，不是相遇点，只是在这一时刻相等。

13、位移图象不是物体的运动轨迹。解题前先搞清两坐标轴各代表什么物理量，不要把位移图象与速度图象混淆。

14、找准追及问题的临界条件，如位移关系、速度相等等。

15、用速度图象解题时要注意图线相交的点是速度相等的点而不是相遇处。

16、杆的弹力方向不一定沿杆。

17、摩擦力的作用效果既可充当阻力，也可充当动力。

18、滑动摩擦力只以和N有关，与接触面的大小和物体的运动状态无关。

19、静摩擦力具有大小和方向的可变性，在分析有关静摩擦力的问题时容易出错。

20、使用弹簧测力计拉细绳套时，要使弹簧测力计的弹簧与细绳套在同一直线上，弹簧与木板面平行，避免弹簧与弹簧测力计外壳、弹簧测力计限位卡之间有摩擦。

21、合力不一定大于分力，分力不一定小于合力。

22、三个力的合力值是三个力的数值之和，最小值不一定是三个力的数值之差，要先判断能否为零。

23、两个力合成一个力的结果是惟一的，一个力分解为两个力的情况不惟一，可以有多种分解方式。

24、物体在粗糙斜面上向前运动，并不一定受到向前的力，认为物体向前运动会存在一种向前的冲力的说法是错误的。

25、所有认为惯性与运动状态有关的想法都是错误的，因为惯性只与物体质量有关。惯性是物体的一种基本属性，不是一种力，物体所受的外力不能克服惯性。

26、牛顿第二定律在力学中的应用广泛，也有局限性，对于微观的高速运动的物体不适用，只适用于低速运动的宏观物体。

27、用牛顿第二定律解决动力学的两类基本问题，关键在于正确地求出加速度，计算合外力时要进行正确的受力分析，不要漏力或添力。

28、超重并不是重力增加了，失重也不是失去了重力，超重、失重只是视重的变化，物体的实重没有改变。

29、判断超重、失重时不是看速度方向如何，而是看加速度方向向上还是向下。

30、两个相关联的物体，其中一个处于超(失)重状态，整体对支持面的压力也会比重力大(小)。

篇4：高中物理光电效应教案

1、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

2、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。

3、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。

教学重点：光电效应的实验规律

教学难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备

（一）引入新课

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。）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

实验演示1：（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。上述实验说明了什么？（表明锌板在射线照射下失去电子而带正电）

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0。Uc称遏止电压。

根据动能定理，有：

（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c——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c，当入射光频率c时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率c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h的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为的光是由大量能量为E=h的光子组成的粒子流，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

④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：

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。

5、光电效应理论的验证

美国物理学家密立根，花了十年时间做了光电效应实验，结果在19证实了爱因斯坦光电效应方程，h的值与理论值完全一致，又一次证明了光量子理论的正确。

6、展示演示文稿资料：爱因斯坦和密立根

由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获19诺贝尔物理学奖。

密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。

光电效应在近代技术中的应用

（1）光控继电器

可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。

（2）光电倍增管

可对微弱光线进行放大，可使光电流放大105~108倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。

篇5：高中物理光电效应教案

一、核式结构模型与经典物理的矛盾

（1）根据经典物理的观点推断：①在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波。②电子损失能量，它的轨道半径会变小，最终落到原子核上。

③由于电子轨道的变化是连续的，辐射的'电磁波的频率也会连续变化。

事实上：①原子是稳定的；②辐射的电磁波频率也只是某些确定值。

二、玻尔理论

①轨道量子化：电子绕核运动的轨道半径只能是某些分立的数值。对应的氢原子的轨道半径为：rn=n2r1（n=1，2，3，），r1=0.5310—10m。

②能量状态量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态的能量值叫能级，能量最低的状态叫基态，其它状态叫激发态。原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量。

氢原子的各能量值为：

③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射（或吸收）一定频率的光子，即：h=Em—En

三、光子的发射和吸收

（1）原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。

（2）原子在始末两个能级Em和Enn）间跃迁时发射光子的频率为，其大小可由下式决定：h=Em—En。

（3）如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。

（4）原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：

考点分析：

考点：波尔理论：定态假设；轨道假设；跃迁假设。

考点：h=Em—En

考点：原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：

考点：原子的能量包括电子的动能和电势能（电势能为电子和原子共有）即：原子的能量En=EKn+EPn。轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。

电子的动能：r越小，EK越大。

篇6：光电效应物理知识点

高中物理光电效应知识点总结

一、光电效应和氢原子光谱

知识点一：光电效应现象

1.光电效应的实验规律

(1)任何一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，低于这个极限频率则不能发生光电效应.

(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大.

(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比.

(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过92.光子说

爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光

子具有的能量与光的频率成正比，即：ε=hν，其中h=6.63×1034 J·s.

3.光电效应方程

(1)表达式：hν=Ek+W0或Ek(2)hν，这些能量的一部分用来克

服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ekv2.

知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型

1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13

-2-1所示)

2.实验现象

绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来.如图13

-2-2所示.

α粒子散射实验的分析图

3.原子的核式结构模型

在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.

知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱

(1)(频率)和强度分布的记录，即光谱.

(2)光谱分类

有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱. 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱. (3)氢原子光谱的实验规律.

巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式R(n=3,4,5，?)，

R是里德伯常量，R=1.10×10 m，n为量子数.

2.玻尔理论

(1)电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.

(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子

的能量由这两个定态的能量差决定，即hνh是普朗克常量，h=6.63×1034 J·s)

(3)是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的.

点拨：易错提醒

n?n-1?

(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N=C2=，一个氢原子跃迁发出可能n

的光谱线数最多为(n-1).

(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化.

考点一：对光电效应的理解

1.光电效应的实质光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子.

2.极限频率的实质

光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应.这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率.

.对光电效应瞬时性的理解光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速.

光电效应方程

电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，Ek=hν-W0.如图13-2-4所示.

5.用光电管研究光电效应

(1)常见电路

(2)两条线索

①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.

②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大. (3)常见概念辨析

? ?每秒钟逸出的光电子数——决定着光电

???流的强度光电子?

??光电子逸出后的最大初动能?1mv?

??强度——决定着每秒钟光源发射的光子数

照射光?

?频率——决定着每个光子的能量ε=hν?

规律总结：

(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别.

接发出的光电子初动能才最大.

考点二：氢原子能级和能级跃迁

1.氢原子的能级图

n?n-1?

(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N=C2=. n

(2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1).

二、核反应和核能

知识点一：天然放射现象和衰变

1.天然放射现象 (1)天然放射现象.

元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构.

(2)放射性和放射性元素.

物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性.具有放射性的元素叫放射性元素. (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是γ射线. (4)放射性同位素的应用与防护. ①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同.

②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等. ③防护：防止放射性对人体组织的伤害. 2.原子核的衰变

(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变. (2)分类

α衰变：AZX→Z-2Y Aβ衰变：AZX→Z+1Y(3)因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关.

点拨：易错提醒

?1?半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.

?2?原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化?质量亏损?而释放出核能.

知识点二：核反应和核能

1.核反应

在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.

2.核力

核子间的作用力.核力是短程力，作用范围在1.5×1015 m之内，只在相邻的核子间发生作用.

3.核能

核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能.

4.质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E=mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就

是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能ΔE=Δmc【考点解析：重点突破】

考点一：衰变和半衰期

2.对半衰期的理解

(1)根据半衰期的概念，可总结出公式

N余=N原t/τ，m余=m原()t/τ

式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期.

(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关. 考点二：核反应方程的书写

规律总结

能用等号连接.

来写核反应方程.

考点三：核能的产生和计算

1.获得核能的途径

(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程.重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能.为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积.

(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应.

2.核能的计算方法

(1)应用ΔE=Δmc2：先计算质量亏损Δm，注;(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们;规律总结;2根据ΔE=Δmc计算核能时，若Δm以千克为单位;

(1)应用ΔE=Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u=1.66×1027 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单位.

(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能.

规律总结

2根据ΔE=Δmc计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×1082若Δm以“u”为单位，则由1uc=931.5_MeV得ΔE=Δm×931.5_MeV.

篇7：光电效应光子教案

教学目标

知识目标

（1）知道光电效应现象

（2）知道光子说的内容，会计算光子频率与能量间的关系

（3）会简单地用光子说解释光电效应现象

（4）知道光电效应现象的一些简单应用

能力目标

培养学生分析问题的能力

教学建议

教材分析

教法建议

建议一：对于光电效应现象先要求学生记住光电效应的实验现象，然后运用光子说去解释它，这样可以加深学生的理解。

建议二：学生应该会根据逸出功求发生光电效应的极限频率，但可以不要求运用爱因斯坦光电效应方程进行计算。

教学设计示例

光电效应、光子

教学重点：光电效应现象

教学难点：运用光子说解释光电效应现象

示例：

一、光电效应

1、演示光电效应实验，观察实验现象

2、在光的照射下物体发射光子的现象叫光电效应

3、现象：

（1）光电效应在极短的时间内完成；

（2）入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；

（3）在已经发生光电效应的条件下，逸出光电子的数量跟入射光的强度成正比；

（4）在已经发生光电效应的条件下，光电子最大初动能随入射光频率的增大而增大。

4、学生看书上表格常见金属发生光电效应的极限频率

5、提出问题：为什么会发生3中的现象

二、光子说

1、普朗克的量子说

2、爱因斯坦的光子说

在空间传播的光不是连续的，而是一份份的，每一份叫做光量子，简称光子。

三、用光子说解释光电效应现象

先由学生阅读课本上的解释过程，然后教师提出问题，由学生解释。

四、光电效应方程

1、逸出功

2、爱因斯坦光电效应方程

对一般学生只需简单介绍

对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义

五、光电效应的简单应用

六、作业

探究活动

题目：光电效应的应用

组织：分组

方案：分组利用光电二极管的特性制作小发明

评价：可操作性、创新性、实用性

篇8：高三物理光电效应教案设计

高三物理光电效应教案设计

光量子(光子)：E=h

实验结论光子说的解释

1、每种金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应电子从金属表面逸出，首先须克服金属原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W，对应频率即是极限频率。

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电子吸收光子能量后，只有直接从金属表面飞出的光电子，才具有最大初动能即：

3、入射光照射到金属板上时光电子的发射机率是瞬时的，一般不会超过10-9S 光照射金属时，电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程。

4、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越多，产生的光电子数越多，射出的光电子作定向移动时形成的光电流越大。

(1)产生光电效应的条件：①极;②hW

(2)发生光电效应后，入射光的强度与产生的光电流成正比。

(3)光电效应方程 ,W=h

(4)光电管的应用

能级

一、核式结构模型与经典物理的矛盾

(1)根据经典物理的观点推断：①在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波。②电子损失能量，它的轨道半径会变小，最终落到原子核上。

③由于电子轨道的变化是连续的，辐射的电磁波的频率也会连续变化。

事实上：①原子是稳定的;②辐射的电磁波频率也只是某些确定值。

二、玻尔理论

①轨道量子化：电子绕核运动的轨道半径只能是某些分立的数值。对应的氢原子的轨道半径为：rn=n2r1(n=1,2,3,)，r1=0.5310-10m。

②能量状态量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态的能量值叫能级，能量最低的状态叫基态，其它状态叫激发态。原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做加速运动,但并不向外辐射能量.

氢原子的各能量值为：

③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射(或吸收)一定频率的光子，即：h=Em-En

三、光子的发射和吸收

(1)原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。

(2)原子在始末两个能级Em和Enn)间跃迁时发射光子的频率为，其大小可由下式决定：h=Em-En。

(3)如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。

(4)原子处于第n能级时，可能观测到的.不同波长种类N为：

考点分析：

考点：波尔理论：定态假设;轨道假设;跃迁假设。

考点：h=Em-En

考点：原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：

考点：原子的能量包括电子的动能和电势能(电势能为电子和原子共有)即：原子的能量En=EKn+EPn.轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。

电子的动能：，r越小，EK越大。

原子物理

一、原子的核式结构

二、天然放射现象、衰变

衰变次数的计算方法：根据质量数的变化计算次数，其次数n=质量数的变化量/4;根据电荷数的变化，计算衰变次数。中子数的变化量=2衰变次数+衰变次数。

三、半衰期的计算

半衰期计算公式: ;m为剩余质量;mO为原有质量;t为衰变时间;为半衰期。

四、核反应方程

五、核能的计算

核反应释放的核能：E=mc2或E=m931.5Mev

篇9：光电效应光子教学设计

光电效应光子教学设计

“光电效应光子”教学设计浙江宁波效实中学杨继林沈晨

【教材】全日制普通高级中学教科书・物理第三册(必修加选修)第二十二章第一节。

【教学时间】一课时。

【教学目标】

1.知识与技能

●了解并识别光电效应现象。

●能表述光电效应现象的规律。

●了解光子的概念,会用光子说解释光电效应现象的规律。

●理解光电效应方程。

●粗略了解光电效应研究史实。

2.过程与方法

●观察赫兹实验中的放电现象,体验发现的过程。

●经历“探究光电效应规律”的过程,获得探究活动的体验。

●尝试发现波动理论面对光电效应规律遇到的困难。

●领略“观察、实验──提出假说──实验验证──新的假说……”的物理学研究方法。

3.情感态度与价值观

●体验探究自然规律的艰辛与喜悦。

●陶冶崇尚科学、仰慕科学家,欣赏物理学的奇妙与和谐的情愫。

●学习科学家敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神,培养判断有关信息是否科学的意识。

【教学用具】

1.实验装置赫兹实验装置;光电效应现象演示装置。

2.多媒体课件;资料文字;赫兹实验装置示意动画;研究光电效应实验示意动画;光电效应的波动说描述与光子说描述动画;密立根证实光电方程实验示意动画;普朗克、爱因斯坦、密立根资料图片动画;

【设计理念】本课教材蕴含着十分丰富的教学内容:在知识方面,本课作为后牛顿物理两大支柱之一──量子理论的入门,涉及量子物理最基础的内容,同时,还有着厚重的物理学科文化积淀,有物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材。教材在知识陈述上较为浅显直接,而关于这些知识的“背景”,则是相当丰满、承赋人文,为实施“科学的人文教育价值”提供了很大的空间。基于教材特点,本教案设计“以人为本”,突出从赫兹发现光电效应,勒纳德研究光电效应规律,爱因斯坦提出光子说解释光电效应规律,到密立根实验验证光电效应方程,物理学家们上下求索三十年的历程,在让学生学到量子论基础知识与基本技能、发展微观思维方法的同时,获得物理课程文化的浸润与陶冶,体现物理教育在个性品质、好奇求知、质疑创新、科学美及责任心等方面的价值导向。

本课总体设计思想是:课堂教学以光电效应三十年精彩历程为线索,通过充分展示围绕“光电效应”所发生的发现现象、研究规律、提出假说、实验验证这样一个科学发现过程,在科学过程展示中推出学科知识,渗透科学思想方法,借助多媒体课件播放、实验装置重现现象及教师解说,着力于撼动青年学生崇尚科学的情感,弘扬深厚的物理课程文化。

【教学过程】全课以下列四个标题作引导,按历史的发展顺序展开教学活动。

(动画显示课题后,教师引入主题)

引入本课要学习的光电效应,在量子理论的发展中有着特殊的意义。人类对光的本性的认识,到麦克斯韦提出光是一种电磁波,光的波动说似乎已完美无缺了。然而,就是在证实电磁波存在的过程中,人们发现了光具有粒子性的重大事实,这就是光电效应现象。光电效应及其规律的研究,使人类对物质世界的观念发生了变革:大自然在微观层次上是不连续的,即“量子化”的,而不是牛顿物理假设的在一切层次上都是连续的!光电效应最先由赫兹发现,他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获19诺贝尔物理学奖,爱因斯坦提出光子论从理论上成功解决了光电效应面临的难题并因此获19诺贝尔物理学奖,美国物理学家密立根通过精确实验证实了爱因斯坦的理论,并获1923年诺贝尔物理学奖。光电效应的科学之光经众多物理学家前赴后继,三十年努力求索,在物理学史上成为绚丽夺目的篇章。让我们翻开这炫目的一页,沐浴科学的阳光吧!

(屏幕切换显示四个标题)

一、赫兹意外发现光电效应

介绍赫兹实验动画显示赫兹实验示意图如图1所示。1885年,赫兹用如图1所示的装置来证实电磁波的存在:电磁波发生器是在两根铜棒上各焊接一个磨光的黄铜球,另一端各连接一块正方形锌板,它们共轴放置,两球间留有一空隙,它们相当于一个电容器,与感应圈连接,构成了LC电路,感应圈使两黄铜球聚集大量电荷,从而在空隙间产生电火花,形成高频振荡电流,辐射高频电磁波。与这个回路相距一定距离有电磁波接收器,是用一根粗铜导线弯成一开口的圆环,开口端各焊一黄铜球,之间有可作微调的空隙,这个接收器实际上也是一个LC电路。调节间隙改变接收电路的固有频率可与发射过来的电磁波产生共振,从而在接收器的空隙间观察到电火花。

演示赫兹电火花实验实验装置如图2所示(实景数码照片)

介绍赫兹的发现并演示利用电火花实验装置,赫兹测量了电磁波速、进行了研究电磁波的反射、聚焦、折射、衍射、干涉、偏振等各种波现象的实验,大量反复地实验不但证实了麦克斯韦电磁波理论,同时意外地发现了表明光具有粒子性的一个重要现象:当发射器间隙的火光被阻隔时,原来接收间隙的火花变暗(如图3所示),而用其他任何火花的光照射到接收器铜球,也能促使间隙发生电火花,进一步研究发现这一现象中直接起作用的'是火光中的紫外线,当火花的光照到间隙的负极时,作用最强,这种情况下接收器间隙发生的电火花实际上是紫外线的照射使一极铜球上飞出电子到另一极铜球所形成,赫兹称之为“紫外光对放电现象的效应”,也就是光电效应。

演示光电效应现象动画显示光电效应演示仪原理如图4所示,课堂演示,引导学生观察在紫外线照射下,电流计指示电路中出现了电流。

归纳什么是光电效应

(文字显示)

在光的照射下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。

二、勒纳德研究光电效应现象的规律

引入赫兹的发现吸引了许多人去深入研究光电

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效应成因与规律,其中德国物理学家、赫兹的助手勒纳德的研究卓有成效。对光电效应的研究方向就是弄清其发生的条件。

介绍勒纳德实验研究原理动画显示勒纳德研究光电效应规律的实验装置如图5所示。当入射光照射到光洁的金属阴极K表面,就有光电子发射出来,若有光电子到达阳极A,电路中就有电流,所以可通过电流计了解用各种光照射阴极K以及对两极加不同电压时的光电流,从中摸索规律。

介绍勒纳德实验研究结果勒纳德通过实验总结出光电效应现象的重要规律:

(文字显示)

1.对各种金属都存在着极限频率和极限波长,低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应。

2.光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大。

3.只要入射光频率高于金属的极限频率,照到金属表面时光电子的发射几乎是瞬时的,不超过10-9s。

4.发生光电效应时,光电流的强度与入射光的强度成正比。

光电效应规律性的演示用如图4所示的光电效应演示仪演示(1)用红光、蓝光照射锌板时,不会产生光电流;(2)用玻璃隔断紫外线时,光电流消失;(3)光电流达到饱和后,改变电压,光电流不变,改变入射光强度,光电流增大。

设问 1.用光的电磁波理论如何解释光电效应的发生?

2.波动理论可以解释光电效应发生时的规律吗?

讨论与总结请全班同学议论,由学生尝试定性解释光电效应后,教师概括辅以如图6所示动画显示:光到达金属表面时,连续的电磁波能量分布在其表面,振动的电磁场不断地“摇晃”金属表面的电子,一些结合最松散的电子被摇下来。

由学生提出现有理论与观察事实的矛盾后,教师整理为两大困难,并以文字显示。

矛盾

波动理论解释

实验事实

之一

之二

到达金属表面的光能量连续地分布,对某个电子只能吸收其中很少一部分,应有一段时间积累到足够的能量方能从金属表面挣脱。

光波的振幅表征光能量大小,强光对金属作用足够长时间,有足够能量应该可以使电子从金属表面挣脱。

光电效应是否产生存在极限频率(波长)而与光强无关,光电子最大初动能也只与入射光频率成正相关。

若能发生光电效应,即使光很弱,也是瞬间发生的

三、爱因斯坦提出光子论圆满解释

引入观察与理论的互动就是科学,观察是科学进程的开端,观察激发思考导致理论以解释观察结果,而理论又在新的观察中受到检验、引发新的理论,对观察结果进行解释或统一。

原来的电磁波理论与光电效应的实验事实不相符合,促使人们改变认识,构建新的思想框架来解释观察结果。1905年,爱因斯坦用突破性的量子化思想对光电效应做出了现在为科学界普遍接受的解释。

介绍爱因斯坦光量子假说教师介绍普朗克对电磁波辐射所作的量子化假设:振动物体的能量只能取特定的一组允许值。这种思想在当时并没有引起人们多少注意,但爱因斯坦敏锐地捕捉了这一思想闪光,并彻底贯穿到光的辐射与吸收问题中。

教师介绍光子说,并显示文字内容:

在空间传播的光(的能量)不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光量子,简称光子,一份光子的能量E=hv。

用光子说对光电效应规律作解释用如图7所示动画辅助描述光子说下的光电效应:光子像下雨一样落在金属表面上,打出电子,就像机枪子弹从混凝土墙上打下混凝土块一样。

解释极限频率的存在;

解释光电效应的瞬时性;

给出逸出功概念,用光电效应方程(屏幕展示)解释光电子最大初动能只与入射光频率正相关;

解释光电流的强度与入射光的强度成正比。

小结在爱因斯坦提出光子模型后,用来解释光电效应变得出奇地简单明了,今天,我们中学生运用光电方程计算光电效应已不是什么难题,但在上个世纪初,科学家对量子化的物理却极不适应,爱因斯坦的独创性、物理洞察力和对简洁解释的追求使他在忙碌的1905年发表了相对论,成功解释了光电效应,建树起近代物理学研究的两座丰碑。

四、密立根精确实验证实光电效应方程

引入至此,研究光电效应的科学活动并未完成,爱因斯坦的光子假设与光电方程作为假说──一种有根据的猜测,一种尝试性的未经确认的看法,要上升为理论,要为人们认同──当时对这一假说的怀疑超过了狭义相对论,甚至包括普朗克本人也持反对态度,还必须经受实验的检验。许多物理学家都想方设法用实验测量普朗克恒量h,验证光电效应方程。

简介密立根的工作一直对光子假设持有保留的美国物理学家密立根,设计了高精确度的实验装置如图8所示,经过十年的试验,不断解决一些技术难点,终于验证了光电方程的直线性,并测出普朗克恒量h=6.56×10-34j・s,在事实面前,密立根服从真理,宣布爱因斯坦假说得到证实。科学就是严峻的怀疑态度和对新思想的开放态度的混合,科学常常会发生这种情况:科学家说:“那的确是个好论据,我错了。”然后真的改变想法,扬弃旧观点,科学就是这样进步的。

全课总结本课学习,我们了解了光电效应现象,了解了进行科学活动的方法。光电效应把我们带进了量子化的物理学,光电效应告诉我们理解微观世界要有新的观念,光电效应引领了近代物理学的发展,对哲学、文化和技术的影响深远。让我们怀着对量子理论先驱们的崇敬心情,从科学回到生活。

播放音乐与三位物理学家资料画像,如图9所示。

[课件简介]本课件采用PowerpointXP-F1ashMX制作,充分发挥Powerpoint媒体展示功能与FIashMX的强大的动画功能。其制作过程如下:

一、素材的采集与制作。用超级解霸采集所需的CD音乐;通过网上搜索和扫描仪扫描所需的图片:用F1ashMX制作用波动理论解释光电效应的动画、光子说解释光电效应的动画。

二、系统集成:把各种素材用PowerpointXP做成一定交互能力的幻灯片。

原载《中学物理教学参考》(西安),.12

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