光的粒子性公開課課件精編版

1、 教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)： 1.通過實(shí)驗(yàn)了解和掌握通過實(shí)驗(yàn)了解和掌握光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律； 2.知道知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。 17世紀(jì)明確形成 了兩大對立學(xué)說 牛頓牛頓 惠更斯惠更斯 微粒說 波動(dòng)說 19世紀(jì)初證明了 波動(dòng)說的正確性 由于波動(dòng)說沒有 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛 頓的威望使得微 粒說一直占上風(fēng) 19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得 愛因斯坦在20世紀(jì)初提出了 光子說：光具有粒子性 對光學(xué)的研究 從很早就開始了 表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電 一、光電效應(yīng)現(xiàn)象一、光電效應(yīng)現(xiàn)象 一、光電效應(yīng)現(xiàn)象一、光電效應(yīng)現(xiàn)象 當(dāng)

2、光線當(dāng)光線( (包括不可見光包括不可見光) )照射在金屬表面時(shí)，照射在金屬表面時(shí)， 金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)光電效應(yīng)。 逸出的電子稱為逸出的電子稱為光電子光電子。 光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流光電流 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 電流表：電流表：測光電流測光電流 的大小的大小 電壓表：電壓表：測兩級(jí)之測兩級(jí)之 間的電壓大小間的電壓大小 滑動(dòng)變阻器：滑動(dòng)變阻器：改變改變 兩級(jí)之間的電壓大兩級(jí)之間的電壓大 小小 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明： 當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值當(dāng)

3、入射光的頻率減小到某一數(shù)值c時(shí)，沒時(shí)，沒 有光電子發(fā)出。有光電子發(fā)出。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論1：存在截止頻率，當(dāng)入射光的存在截止頻率，當(dāng)入射光的 頻率低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。頻率低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明： 產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過10 9s。 。 即光電效應(yīng)發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的即光電效應(yīng)發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論2：光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明：保持光頻率、保持光頻率、 光強(qiáng)不變，增大光強(qiáng)不變，增大U UAK AK，

4、 ，G G 表中電流達(dá)到某一值后表中電流達(dá)到某一值后 不再增大，即達(dá)到飽和不再增大，即達(dá)到飽和 值。值。 保持光頻率不變，增大保持光頻率不變，增大 光強(qiáng)，飽和電流增大光強(qiáng)，飽和電流增大 I O U UAK AK Is 黃光（強(qiáng)）黃光（強(qiáng)） 黃光（弱）黃光（弱） 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論3 3： 1.1.存在飽和電流，入存在飽和電流，入 射光越強(qiáng)，飽和電流射光越強(qiáng)，飽和電流 越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā) 射的光電子數(shù)越多。射的光電子數(shù)越多。 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 I 0 U UAK AK Is 黃光（強(qiáng)）黃光（強(qiáng)） 黃光（

5、弱）黃光（弱） U UAK AK=0 =0時(shí)，時(shí)，Is =0嗎？說明了什么？嗎？說明了什么？ 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 使光電流減小到零的反使光電流減小到零的反 向最小電壓叫向最小電壓叫遏止電壓遏止電壓 遏止電壓的大小表明逸遏止電壓的大小表明逸 出電子的初動(dòng)能大小出電子的初動(dòng)能大小 c 2 2 1 eUvm ce 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明： 對于一定顏色（頻率）對于一定顏色（頻率） 的光，無論光的強(qiáng)弱如的光，無論光的強(qiáng)弱如 何，遏止電壓都是一樣何，遏止電壓都是一樣 的。且光的頻率的。且光的頻率v改變改變 時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變。時(shí)，

6、遏止電壓也會(huì)改變。 I I 黃光（黃光（ 強(qiáng)）強(qiáng)） 黃光（黃光（ 弱）弱） 遏遏 止止 電電 壓壓 藍(lán)光藍(lán)光 1 U U U2 2U U1 1 二二. .光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論4： 存在遏止電壓存在遏止電壓 ，且跟，且跟 光的頻率有關(guān)光的頻率有關(guān) ，與光，與光 強(qiáng)無關(guān)強(qiáng)無關(guān) ，進(jìn)而說明逸，進(jìn)而說明逸 出光電子的最大初動(dòng)出光電子的最大初動(dòng) 能與光頻率有關(guān)，與能與光頻率有關(guān)，與 光強(qiáng)無關(guān)光強(qiáng)無關(guān) I I 黃光（黃光（ 強(qiáng)）強(qiáng)） 黃光（黃光（ 弱）弱） 遏遏 止止 電電 壓壓 藍(lán)光藍(lán)光 U 三. 看課本思考兩個(gè)問題：看課本思考兩個(gè)問題： 1.什么是逸出功？什么是逸出功

7、？ 2.經(jīng)典電磁理論在哪些方面與實(shí)驗(yàn)結(jié)論矛盾？經(jīng)典電磁理論在哪些方面與實(shí)驗(yàn)結(jié)論矛盾？ 使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做 這種金屬的逸出功逸出功。 以上三個(gè)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的，所以上三個(gè)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的，所 以無法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來解釋光電效應(yīng)。以無法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來解釋光電效應(yīng)。 三. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論經(jīng)典電磁理論經(jīng)典電磁理論 入射光的越強(qiáng)，飽和電流入射光的越強(qiáng)，飽和電流 越大越大 強(qiáng)度越大，逸出的光電強(qiáng)度越大，逸出的光電 子數(shù)越多，光電流越大子數(shù)越多，光電流越大 遏止電壓遏止電壓只與頻率有關(guān)，只與頻率有關(guān)， 而與強(qiáng)度無關(guān)。而與強(qiáng)度無關(guān)。 遏止電壓遏止電壓應(yīng)與入射光的應(yīng)與

8、入射光的 強(qiáng)度有關(guān)。強(qiáng)度有關(guān)。 如果光較弱，只要積累如果光較弱，只要積累 足夠長時(shí)間，電子獲得足夠長時(shí)間，電子獲得 足夠能量就會(huì)形成光電足夠能量就會(huì)形成光電 子子 存在截止頻率存在截止頻率c 當(dāng)入射光當(dāng)入射光 頻率低于截止頻率，不能頻率低于截止頻率，不能 發(fā)生光電效應(yīng)發(fā)生光電效應(yīng) 光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性 能量的可以隨時(shí)間積累能量的可以隨時(shí)間積累 對比對比 吻合吻合 不不 符符 不不 符符 不不 符符 四. 光量子假設(shè)：光子說光量子假設(shè)：光子說 光本身就是由一個(gè)個(gè)光本身就是由一個(gè)個(gè) 不可分割的能量子組不可分割的能量子組 成的，頻率為成的，頻率為的光的光 的能量子為的能量子為hh。這

9、些。這些 能量子后來被稱為能量子后來被稱為光光 子子。 我來了我來了 四. 光電效應(yīng)方程光電效應(yīng)方程 一個(gè)電子吸收一個(gè)光子的能量一個(gè)電子吸收一個(gè)光子的能量hh后，一部分能后，一部分能 量用來克服金屬的逸出功量用來克服金屬的逸出功，剩下的表現(xiàn)為逸，剩下的表現(xiàn)為逸 出后電子的初動(dòng)能出后電子的初動(dòng)能E Ek k，即：，即： 或或 四. 對光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋：對光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋： 1 1、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對于某種金屬光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對于某種金屬( () ) A A無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不 能產(chǎn)生光電效應(yīng)能產(chǎn)生光電效應(yīng) B

10、 B無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(chǎn)無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(chǎn) 生光電效應(yīng)生光電效應(yīng) C C超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電 子的最大初動(dòng)能就越小子的最大初動(dòng)能就越小 D D超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電 子的最大初動(dòng)能就越大子的最大初動(dòng)能就越大 ADAD 2 2、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同 實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線 ( (甲光、乙光、

11、丙光甲光、乙光、丙光) )，如圖所示則可判斷出，如圖所示則可判斷出( () ) A A甲光的頻率大于乙光的頻率甲光的頻率大于乙光的頻率 B B乙光的波長大于丙光的波長乙光的波長大于丙光的波長 C C乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D D甲光對應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的甲光對應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的 光電子最大初動(dòng)能光電子最大初動(dòng)能 B B 愛因斯坦因?yàn)樵诠怆娦?yīng)方面的貢獻(xiàn)獲得愛因斯坦因?yàn)樵诠怆娦?yīng)方面的貢獻(xiàn)獲得1921年的年的 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。密立根因?yàn)檠芯抗怆娦?yīng)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。密立根因?yàn)檠芯抗怆娦?yīng)獲得1923 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而我們在自然科學(xué)領(lǐng)域諾獎(jiǎng)還是年諾貝