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1、江西省宜春市宜春中學高中物理 17.2 光的粒子性學案2 新人教版選修3-5 學習目標： 1、掌握密立根實驗的基本原理及其意義； 2、了解康普頓效應及其意義。 一、 預習導航，要點指津（約3分鐘） 1、美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結(jié)果在1915年證實了愛因斯坦光電效應方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。 由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應的實驗規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學獎。 密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎。 2、康普頓效應的意

2、義： ⅰ有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設； ⅱ首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設； ⅲ證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。 二、自主探索，獨立思考（約10分鐘） 1、密立根實驗 （1）、實驗目的： （2）、實驗原理： （3）、截止頻率和普朗克常量是如何得到的： （4）、密立根實驗的物理意義是： 2、康普頓效應 （1）、什么叫光的散射？什么叫康普頓效應？ （2）、經(jīng)典理論為什么不能解釋康普頓效應？ （3）、康普頓是如何應用光子的模型解釋康普頓效應的？ （4）、康普頓效應有什么意義？ 3

3、、光子的動量 （1）、光子能量的表達式有哪幾種？ （2）、光子的動量的表達式是如何推導的？ （3）、為什么康普頓效應散射線中有大于入射波長的散射線？ 三、小組合作探究，議疑解惑（約5分鐘） 練習1、利用光電管產(chǎn)生光電流的電路如圖所示。電源的正極應該在 （填“a”或“b”）端；若電流表讀數(shù)為8μA，則每秒從光電管陰極發(fā)射的光電子至少是 個（已知電子電荷量為1.6×10-19C）。（提示：利用電流求出電量） 練習2、在做光電效應的實驗時,某種金屬被光照射發(fā)生了光電效應,實驗測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示,由實驗圖可求出(　　)

4、 A.該金屬的截止頻率和截止波長 B.普朗克常量 C.該金屬的逸出功 D.單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù) 答案:ABC 解析:依據(jù)光電效應方程Ek=hν-W0可知,當Ek=0時,ν=νc,即圖象中橫坐標的截距在數(shù)值上等于金屬的截止頻率。圖線的斜率k=?？梢妶D線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量。據(jù)圖象,假設圖線的延長線與Ek軸的交點為C,其截距為W0,有tanθ=,而tanθ=h,所以W0=hνc。即圖象中縱坐標軸的截距在數(shù)值上等于金屬的逸出功。 練習3、頻率為v光子，具有的能量為hv，動量為hv/c,將這個光子打在處于靜止狀態(tài)的電子上，光子將偏離原來的運動方向，這種現(xiàn)象稱為光的散射。散射后的

5、光子（ D ） A．改變原來的運動方向，但頻率保持不變 B．光子將從電子處獲得能量，因而頻率將增大 C．散射后的光子運動方向?qū)⑴c電子運動方向在一條直線上，但方向相反 D．由于電子受到碰撞時會吸收光子的一部分能量, 散射后的光子頻率低于入射光子的頻率; 練習4、根據(jù)愛因斯坦光子說，光子能量E等于（h為普朗克常量，c、λ為真空中的光速和波長）（ ） A．hc/λ B．hλ/c C．hλ D．h/λ 四、展示你的收獲（約8分鐘） 學生展示、質(zhì)疑、挑戰(zhàn)、糾錯、補充 五、重、難、疑點評析（約5分鐘） 重點：光電效應的實驗規(guī)律

6、 難點：愛因斯坦光電效應方程以及意義 六、達標檢測（約8分鐘） 1.康普頓效應證實了光子不僅遵守能量守恒,也遵守動量守恒。如圖給出了光子與靜止電子碰撞后,電子的運動方向,則碰后光子可能沿方向　　　　運動,并且波長　　　　(選填“不變”“變短”或“變長”)。 答案:1　變長 解析:因光子與電子的碰撞過程動量守恒,所以碰撞之后光子和電子的總動量的方向與光子碰前動量的方向一致,可見碰后光子運動的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通過碰撞,光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子,能量減少,由ε=hν知,頻率變小,再根據(jù)c=λν知,波長變長。 2.如圖,當開關(guān)S斷開時,用光子能量為2.5eV的一束

7、光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時,電流表讀數(shù)仍不為零;當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時,電流表讀數(shù)為零,求: (1)此時光電子的最大初動能的大小; (2)該陰極材料的逸出功。 答案:(1)0.6eV　(2)1.9eV 解析:設用光子能量為2.5eV的光照射時,光電子的最大初動能為Ek,陰極材料逸出功為W0,當反向電壓達到U=0.60V以后,具有最大初動能的光電子也達不到陽極,因此eU=Ek,由光電效應方程得Ek=hν-W0 由以上兩式解得Ek=0.6eV,W0=1.9eV 所以此時最大初動能為0.6eV,該材料的逸出功為1.9eV。