摘 要：根據(jù)2013年北京高考理綜第20題即壓軸選擇題的考核內(nèi)容，對多光子光電效應的物理現(xiàn)象、本質(zhì)和規(guī)律進行了全面的評析，著重于多光子光電效應和單光子光電效應的類比研究，拓展了對光電效應的理解。同時探討了該題的設計理念對未來選拔性命題的啟示作用。

關鍵詞：光電效應；多光子；高考命題

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）11（S）-0043-2

2013年北京市高考理綜物理第20題即壓軸選擇題討論的是關于多光子光電效應的問題，考查了對多光子光電效應微觀物理本質(zhì)的理解。從高考考查的角度講，該題做到了源于教材又高于教材，十分具有創(chuàng)新性和啟示性，其設計思路體現(xiàn)了今后選拔性考試的命題理念。本題的評析與回顧，可作為廣大教師教學與研究的一個參考。

原題如下：

以往我們認識的光電效應是單光子光電效應，即一個電子在極短時間內(nèi)能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子電效應，這已被實驗證實。

光電效應實驗裝置示意如圖1。

用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應，換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場。逐漸增大U，光電流會逐漸減?。划敼怆娏髑『脺p小到零時，所加反向電壓U可能是下列的（其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量） （ ）

多光子光電效應，這對中學學生而言是個陌生的概念。通常在高中甚至大學本科教育階段，涉及的光電效應一般都是指單光子光電效應。根據(jù)實驗，單光子光電效應的實驗現(xiàn)象具有這樣的特性：

1.存在著飽和電流；

2.存在著遏止電壓和截止頻率；

3.光電效應具有瞬時性。

為了解釋這些現(xiàn)象，愛因斯坦提出了著名的光電效應方程：

方程中，hν為金屬中的自由電子吸收一個光子獲得的能量，ν為金屬的截止頻率，W為金屬的逸出功，Ekmax為電子逸出后的最大初動能，U為使光電流減小到0的遏止電壓。

為什么一般討論的光電效應都是指單光子光電效應呢？

這是因為，在使用普通光源的情況下，電子吸收兩個以上光子能量的概率是非常非常小的，幾乎為零。事實上，愛因斯坦本人就思考過在強光下發(fā)生光電效應的可能性問題。對此，他有過如下的描述：光電效應中一個電子吸收兩個光子的幾率不會大于下雨天兩個雨滴同時打在一個螞蟻身上的幾率。因此，多光子光電效應在實驗上的實現(xiàn)成為可能，是二十世紀六十年代激光乃至強激光出現(xiàn)以后的事情。有了激光這個手段后，對于多光子光電效應，在實驗上和理論上均取得了許多研究突破。利用超高強激光，人們不僅觀察到雙光子和三光子的光電效應，甚至觀察到金靶材吸收幾十個等效光子的實驗現(xiàn)象。

可見，隨著n的增加，極限頻率呈臺階式逐漸遞減，而遏止電壓呈臺階式遞增的趨勢。這些變化意味著原本在單光子效應下需要紫外光才能發(fā)生的光電效應，現(xiàn)在低頻率的紅色強激光就可以使其發(fā)生。

（4）多光子光電效應中電子對光子的響應與單光子情形幾乎無差異，仍具有瞬時性。

由此可見，通常物理教學中所說的光電效應，主要是指單光子光電效應，其適用的對象主要為普通光。但是到了光電效應教學的后期拓展或復習階段，教師可以根據(jù)學生對知識的理解程度引入強激光作用下的多光子效應。多光子在物理本質(zhì)上與單光子效應并無異，應注重對學生的物理思維和邏輯類比能力的培養(yǎng)。

多光子光電效應跳出了高中物理固有知識點的思路框架，結合了科學最前沿，對教學、學習與科研的結合起到了一定的引領作用。本題充分考查了學生對光電效應的物理本質(zhì)理解以及對新知識的遷移能力，可以說是做到了既立足于考綱又超脫于考綱。

這是2013年北京高考命題的一個亮點，也是未來命題風格的一種趨勢，會對2014年以及此后的高考和自主招生等選拔性考試命題起到一定的示范作用。

參考文獻：

[1]湯家合.“光電效應”教學中應明確的問題[J].物理教學，2008，（7）：17.

[2]張長吉.光電效應中電子吸收多個光子的可能性探討[J].物理教師，2001，（4）：20.

[3]陳偉孟.激光產(chǎn)生機理的玻爾模型解釋[J].物理教學探討，2014，（1）：43.

（欄目編輯 羅琬華）

摘 要：根據(jù)2013年北京高考理綜第20題即壓軸選擇題的考核內(nèi)容，對多光子光電效應的物理現(xiàn)象、本質(zhì)和規(guī)律進行了全面的評析，著重于多光子光電效應和單光子光電效應的類比研究，拓展了對光電效應的理解。同時探討了該題的設計理念對未來選拔性命題的啟示作用。

關鍵詞：光電效應；多光子；高考命題

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）11（S）-0043-2

2013年北京市高考理綜物理第20題即壓軸選擇題討論的是關于多光子光電效應的問題，考查了對多光子光電效應微觀物理本質(zhì)的理解。從高考考查的角度講，該題做到了源于教材又高于教材，十分具有創(chuàng)新性和啟示性，其設計思路體現(xiàn)了今后選拔性考試的命題理念。本題的評析與回顧，可作為廣大教師教學與研究的一個參考。

原題如下：

以往我們認識的光電效應是單光子光電效應，即一個電子在極短時間內(nèi)能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子電效應，這已被實驗證實。

光電效應實驗裝置示意如圖1。

用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應，換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場。逐漸增大U，光電流會逐漸減??；當光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的（其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量） （ ）

多光子光電效應，這對中學學生而言是個陌生的概念。通常在高中甚至大學本科教育階段，涉及的光電效應一般都是指單光子光電效應。根據(jù)實驗，單光子光電效應的實驗現(xiàn)象具有這樣的特性：

1.存在著飽和電流；

2.存在著遏止電壓和截止頻率；

3.光電效應具有瞬時性。

為了解釋這些現(xiàn)象，愛因斯坦提出了著名的光電效應方程：

方程中，hν為金屬中的自由電子吸收一個光子獲得的能量，ν為金屬的截止頻率，W為金屬的逸出功，Ekmax為電子逸出后的最大初動能，U為使光電流減小到0的遏止電壓。

為什么一般討論的光電效應都是指單光子光電效應呢？

這是因為，在使用普通光源的情況下，電子吸收兩個以上光子能量的概率是非常非常小的，幾乎為零。事實上，愛因斯坦本人就思考過在強光下發(fā)生光電效應的可能性問題。對此，他有過如下的描述：光電效應中一個電子吸收兩個光子的幾率不會大于下雨天兩個雨滴同時打在一個螞蟻身上的幾率。因此，多光子光電效應在實驗上的實現(xiàn)成為可能，是二十世紀六十年代激光乃至強激光出現(xiàn)以后的事情。有了激光這個手段后，對于多光子光電效應，在實驗上和理論上均取得了許多研究突破。利用超高強激光，人們不僅觀察到雙光子和三光子的光電效應，甚至觀察到金靶材吸收幾十個等效光子的實驗現(xiàn)象。

可見，隨著n的增加，極限頻率呈臺階式逐漸遞減，而遏止電壓呈臺階式遞增的趨勢。這些變化意味著原本在單光子效應下需要紫外光才能發(fā)生的光電效應，現(xiàn)在低頻率的紅色強激光就可以使其發(fā)生。

（4）多光子光電效應中電子對光子的響應與單光子情形幾乎無差異，仍具有瞬時性。

由此可見，通常物理教學中所說的光電效應，主要是指單光子光電效應，其適用的對象主要為普通光。但是到了光電效應教學的后期拓展或復習階段，教師可以根據(jù)學生對知識的理解程度引入強激光作用下的多光子效應。多光子在物理本質(zhì)上與單光子效應并無異，應注重對學生的物理思維和邏輯類比能力的培養(yǎng)。

多光子光電效應跳出了高中物理固有知識點的思路框架，結合了科學最前沿，對教學、學習與科研的結合起到了一定的引領作用。本題充分考查了學生對光電效應的物理本質(zhì)理解以及對新知識的遷移能力，可以說是做到了既立足于考綱又超脫于考綱。

這是2013年北京高考命題的一個亮點，也是未來命題風格的一種趨勢，會對2014年以及此后的高考和自主招生等選拔性考試命題起到一定的示范作用。

參考文獻：

[1]湯家合.“光電效應”教學中應明確的問題[J].物理教學，2008，（7）：17.

[2]張長吉.光電效應中電子吸收多個光子的可能性探討[J].物理教師，2001，（4）：20.

[3]陳偉孟.激光產(chǎn)生機理的玻爾模型解釋[J].物理教學探討，2014，（1）：43.

（欄目編輯 羅琬華）

摘 要：根據(jù)2013年北京高考理綜第20題即壓軸選擇題的考核內(nèi)容，對多光子光電效應的物理現(xiàn)象、本質(zhì)和規(guī)律進行了全面的評析，著重于多光子光電效應和單光子光電效應的類比研究，拓展了對光電效應的理解。同時探討了該題的設計理念對未來選拔性命題的啟示作用。

關鍵詞：光電效應；多光子；高考命題

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）11（S）-0043-2

2013年北京市高考理綜物理第20題即壓軸選擇題討論的是關于多光子光電效應的問題，考查了對多光子光電效應微觀物理本質(zhì)的理解。從高考考查的角度講，該題做到了源于教材又高于教材，十分具有創(chuàng)新性和啟示性，其設計思路體現(xiàn)了今后選拔性考試的命題理念。本題的評析與回顧，可作為廣大教師教學與研究的一個參考。

原題如下：

以往我們認識的光電效應是單光子光電效應，即一個電子在極短時間內(nèi)能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子電效應，這已被實驗證實。

光電效應實驗裝置示意如圖1。

用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應，換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場。逐漸增大U，光電流會逐漸減??；當光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的（其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量） （ ）

多光子光電效應，這對中學學生而言是個陌生的概念。通常在高中甚至大學本科教育階段，涉及的光電效應一般都是指單光子光電效應。根據(jù)實驗，單光子光電效應的實驗現(xiàn)象具有這樣的特性：

1.存在著飽和電流；

2.存在著遏止電壓和截止頻率；

3.光電效應具有瞬時性。

為了解釋這些現(xiàn)象，愛因斯坦提出了著名的光電效應方程：

方程中，hν為金屬中的自由電子吸收一個光子獲得的能量，ν為金屬的截止頻率，W為金屬的逸出功，Ekmax為電子逸出后的最大初動能，U為使光電流減小到0的遏止電壓。

為什么一般討論的光電效應都是指單光子光電效應呢？

這是因為，在使用普通光源的情況下，電子吸收兩個以上光子能量的概率是非常非常小的，幾乎為零。事實上，愛因斯坦本人就思考過在強光下發(fā)生光電效應的可能性問題。對此，他有過如下的描述：光電效應中一個電子吸收兩個光子的幾率不會大于下雨天兩個雨滴同時打在一個螞蟻身上的幾率。因此，多光子光電效應在實驗上的實現(xiàn)成為可能，是二十世紀六十年代激光乃至強激光出現(xiàn)以后的事情。有了激光這個手段后，對于多光子光電效應，在實驗上和理論上均取得了許多研究突破。利用超高強激光，人們不僅觀察到雙光子和三光子的光電效應，甚至觀察到金靶材吸收幾十個等效光子的實驗現(xiàn)象。

可見，隨著n的增加，極限頻率呈臺階式逐漸遞減，而遏止電壓呈臺階式遞增的趨勢。這些變化意味著原本在單光子效應下需要紫外光才能發(fā)生的光電效應，現(xiàn)在低頻率的紅色強激光就可以使其發(fā)生。

（4）多光子光電效應中電子對光子的響應與單光子情形幾乎無差異，仍具有瞬時性。

由此可見，通常物理教學中所說的光電效應，主要是指單光子光電效應，其適用的對象主要為普通光。但是到了光電效應教學的后期拓展或復習階段，教師可以根據(jù)學生對知識的理解程度引入強激光作用下的多光子效應。多光子在物理本質(zhì)上與單光子效應并無異，應注重對學生的物理思維和邏輯類比能力的培養(yǎng)。

多光子光電效應跳出了高中物理固有知識點的思路框架，結合了科學最前沿，對教學、學習與科研的結合起到了一定的引領作用。本題充分考查了學生對光電效應的物理本質(zhì)理解以及對新知識的遷移能力，可以說是做到了既立足于考綱又超脫于考綱。

這是2013年北京高考命題的一個亮點，也是未來命題風格的一種趨勢，會對2014年以及此后的高考和自主招生等選拔性考試命題起到一定的示范作用。

參考文獻：

[1]湯家合.“光電效應”教學中應明確的問題[J].物理教學，2008，（7）：17.

[2]張長吉.光電效應中電子吸收多個光子的可能性探討[J].物理教師，2001，（4）：20.

[3]陳偉孟.激光產(chǎn)生機理的玻爾模型解釋[J].物理教學探討，2014，（1）：43.

（欄目編輯 羅琬華）