17.2光的粒子性ppt課件

1、117.2 光的粒子性第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性2教材教材30頁頁3一、光的波動(dòng)性一、光的波動(dòng)性 光是電磁波光是電磁波理論證明：麥克斯韋的經(jīng)典理論證明：麥克斯韋的經(jīng)典電磁場(chǎng)理論電磁場(chǎng)理論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：赫茲的電實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：赫茲的電火花實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電磁火花實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電磁波的速度和光速相同。波的速度和光速相同。4光的波動(dòng)性的其它實(shí)驗(yàn)證據(jù)：光的波動(dòng)性的其它實(shí)驗(yàn)證據(jù)：1、光的干涉：托馬斯、光的干涉：托馬斯楊楊 2、光的衍射：菲涅爾、光的衍射：菲涅爾3、光的偏振：馬呂斯、光的偏振：馬呂斯5光的干涉：兩列或幾列光的干涉：兩列或幾列光波光波在空間相遇時(shí)相互疊加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在空間相遇時(shí)相互疊加，在

2、某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。干涉現(xiàn)象表明：光具干涉現(xiàn)象表明：光具有波動(dòng)性有波動(dòng)性6光的衍射：光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時(shí)，光將偏離直線傳播的光的衍射：光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時(shí)，光將偏離直線傳播的途徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，叫光的衍射途徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，叫光的衍射7偏振光：自然光通過偏振光：自然光通過偏振片偏振片（起偏器起偏器）之后，只有振動(dòng)方向跟偏振片的透振）之后，只有振動(dòng)方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通過。也就是說，通過偏振片的光波，在垂直于傳播方方向一致的光波才能

3、通過。也就是說，通過偏振片的光波，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，這種光叫做偏振光向的平面上，只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng)，這種光叫做偏振光8教材教材31頁頁什么是光電效應(yīng)什么是光電效應(yīng)9二、光電效應(yīng)現(xiàn)象二、光電效應(yīng)現(xiàn)象 用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連，使驗(yàn)電器張用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連，使驗(yàn)電器張角增大到約為角增大到約為30度。度。 再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。結(jié)論：鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。結(jié)論：鋅板在射線照射下失去電子而

4、帶正電?；」鉄羰且环N電弧光燈是一種電燈，當(dāng)電流在兩燈，當(dāng)電流在兩根白熾碳精棒或根白熾碳精棒或金屬電極之間通金屬電極之間通過時(shí)引起電弧，過時(shí)引起電弧，從而發(fā)光從而發(fā)光10三、實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)的規(guī)律三、實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)的規(guī)律1、存在飽和電流、存在飽和電流當(dāng)當(dāng)A接正極，接正極，K接負(fù)極時(shí)，控制入接負(fù)極時(shí)，控制入射光的強(qiáng)度一定，使射光的強(qiáng)度一定，使UAK從從0開始開始增大，觀察到電流表的示數(shù)一開增大，觀察到電流表的示數(shù)一開始增大，到某一數(shù)值后就不再增大。始增大，到某一數(shù)值后就不再增大。這個(gè)最大電流就叫做飽和電流。這個(gè)最大電流就叫做飽和電流。VAAK + - 思考思考1：如果：如果AK之間不加電壓，電流

5、是否為之間不加電壓，電流是否為0？思考思考2：如何才能使電流為：如何才能使電流為0？這說明，在一定的光照條件下，單位時(shí)間內(nèi)陰極這說明，在一定的光照條件下，單位時(shí)間內(nèi)陰極K發(fā)射的光電子的數(shù)目是一定的，電壓增大到一定值發(fā)射的光電子的數(shù)目是一定的，電壓增大到一定值時(shí)，所有光電子都被陽極時(shí)，所有光電子都被陽極A吸收，這時(shí)即使再增大吸收，這時(shí)即使再增大電壓，電流也不會(huì)增大。電壓，電流也不會(huì)增大。112、存在遏止電壓、存在遏止電壓Uc （反向截止電壓）（反向截止電壓）當(dāng)當(dāng)A接負(fù)極，接負(fù)極，K接正極時(shí)，控制入射光接正極時(shí)，控制入射光的強(qiáng)度一定，使的強(qiáng)度一定，使UKA從從0開始增大，開始增大，觀察到電流表的示

6、數(shù)逐漸減小到觀察到電流表的示數(shù)逐漸減小到0。電流剛減小到電流剛減小到0時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)對(duì)應(yīng)的UKA叫做叫做遏止電壓遏止電壓Uc。VAAK + c221eUvmce12IUc2OU黃光（黃光（ 強(qiáng)）強(qiáng)）黃光（黃光（ 弱）弱）實(shí)驗(yàn)測(cè)得的光電效應(yīng)曲線實(shí)驗(yàn)測(cè)得的光電效應(yīng)曲線藍(lán)光藍(lán)光Uc1遏遏止止電電壓壓飽和電流飽和電流Is實(shí)驗(yàn)表明，在光的顏色不變的情況下，實(shí)驗(yàn)表明，在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大。這表明入射光越強(qiáng)，飽和電流越大。這表明對(duì)于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單對(duì)于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)的光電子數(shù)越多位時(shí)間內(nèi)的光電子數(shù)越多實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于一定顏色的光，無論光的強(qiáng)弱如何，遏止

7、電壓都是一樣的，光的頻實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于一定顏色的光，無論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的，光的頻率改變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變，這表明光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與率改變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變，這表明光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。13歸納光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：歸納光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：1 存在著飽和電流存在著飽和電流2 存在著遏止電壓存在著遏止電壓3 存在截止頻率存在截止頻率4 具有瞬時(shí)性具有瞬時(shí)性3214經(jīng)典的理論無法解釋光電效應(yīng)中的一些現(xiàn)象：經(jīng)典的理論無法解釋光電效應(yīng)中的一些現(xiàn)象：疑難疑難1：光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓：光越強(qiáng)，光電

8、子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓Uc應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)。應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：遏止電壓只與光的頻率有關(guān)。對(duì)于一定顏色（頻率）的光實(shí)驗(yàn)結(jié)果：遏止電壓只與光的頻率有關(guān)。對(duì)于一定顏色（頻率）的光, 無論光的無論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓是一樣的。強(qiáng)弱如何，遏止電壓是一樣的。疑難疑難2：不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，：不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。不應(yīng)存在截止頻率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對(duì)于不同的物體，都有相應(yīng)的截止頻率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：對(duì)于不同的物體，都有相應(yīng)的截止頻率。疑難疑難3：如果光很弱，電子需要很長(zhǎng)時(shí)間（幾分鐘到十幾分鐘

9、）才能獲得逸出表面：如果光很弱，電子需要很長(zhǎng)時(shí)間（幾分鐘到十幾分鐘）才能獲得逸出表面需要的能量。需要的能量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：時(shí)間小于實(shí)驗(yàn)結(jié)果：時(shí)間小于10-9s15教材教材32頁頁四四 愛因斯坦的光電效應(yīng)方程愛因斯坦的光電效應(yīng)方程思考：愛因斯坦提出了什么觀點(diǎn)思考：愛因斯坦提出了什么觀點(diǎn)16教材教材33頁頁17教材教材33頁頁18教材教材33頁頁19教材教材34頁頁c221eUvmce2021影響飽和電流、遏制電壓、截止頻率的因素影響飽和電流、遏制電壓、截止頻率的因素1、只要入射光頻率超過截止頻率，飽和電流的大小只與單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)有關(guān)。、只要入射光頻率超過截止頻率，飽和電流的大小只與單位時(shí)間內(nèi)的光

10、子數(shù)有關(guān)。2、截止頻率只與金屬的逸出功有關(guān)，即只與金屬的種類有關(guān)。、截止頻率只與金屬的逸出功有關(guān)，即只與金屬的種類有關(guān)。3、遏止電壓與入射光頻率和逸出功有關(guān)。、遏止電壓與入射光頻率和逸出功有關(guān)。0cWh0chWUe22思考思考1：同種頻率的光射到同種金屬上，增強(qiáng)入射光時(shí)，飽和電流、遏止電壓分別：同種頻率的光射到同種金屬上，增強(qiáng)入射光時(shí)，飽和電流、遏止電壓分別如何變化？如何變化？答案：飽和電流增大，遏止電壓不變。答案：飽和電流增大，遏止電壓不變。思考思考2：相同強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)的能量）的單色光射到同種金屬上，增加入射光的：相同強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)的能量）的單色光射到同種金屬上，增加入射光的頻率時(shí)，飽

11、和電流、遏止電壓分別如何變化？頻率時(shí)，飽和電流、遏止電壓分別如何變化？答案：飽和電流減小，遏止電壓增大。答案：飽和電流減小，遏止電壓增大。2324練練1 判斷下列說法的正誤判斷下列說法的正誤1 任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應(yīng)（任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應(yīng)（ ）2 金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān)金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān) （ ）3 “光子光子”就是就是“光電子光電子”的簡(jiǎn)稱的簡(jiǎn)稱 （ ）4 逸出功的大小與入射光無關(guān)逸出功的大小與入射光無關(guān) （ ）5 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 （ ）25練

12、練2、一束黃光照射某金屬表面時(shí)，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列措施中可能使該金、一束黃光照射某金屬表面時(shí)，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是( )A、延長(zhǎng)光照時(shí)間、延長(zhǎng)光照時(shí)間B、增大光束的強(qiáng)度、增大光束的強(qiáng)度C、換用紅光照射、換用紅光照射D、換用紫光照射、換用紫光照射D26練練3、關(guān)于光電效應(yīng)下述說法中正確的是、關(guān)于光電效應(yīng)下述說法中正確的是( )A、光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光的強(qiáng)度增大而增大、光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光的強(qiáng)度增大而增大B、只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)、只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，就一定能產(chǎn)生

13、光電效應(yīng)C、在光電效應(yīng)中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關(guān)、在光電效應(yīng)中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關(guān)D、任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，低于這個(gè)頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)、任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，低于這個(gè)頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)D27A當(dāng)用頻率為當(dāng)用頻率為0的單色光照射該金屬時(shí)，只要照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，就能產(chǎn)的單色光照射該金屬時(shí)，只要照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，就能產(chǎn)生光電子生光電子B當(dāng)用頻率為當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為h0C當(dāng)照射光的頻率當(dāng)照射光的頻率0時(shí)，雖然時(shí)，雖然增大，但逸出功不變?cè)龃?，但逸出功不變D當(dāng)照射

14、光的頻率當(dāng)照射光的頻率0時(shí)，如果時(shí)，如果增大一倍，光電子的最大初動(dòng)能也增大增大一倍，光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍一倍練4 （多選）已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為 0，則下列說法正確的是（） BC28五、康普頓效應(yīng)五、康普頓效應(yīng)教材教材35頁頁閱讀要求：閱讀要求：1知道什么是光的散射知道什么是光的散射2 理解康普頓效應(yīng)理解康普頓效應(yīng)29康普頓散射實(shí)驗(yàn)的裝置康普頓散射實(shí)驗(yàn)的裝置 晶體晶體 光闌光闌X 射線管射線管探探測(cè)測(cè)器器X 射線譜儀射線譜儀 石墨體石墨體(散射物質(zhì)散射物質(zhì))j 0散射波長(zhǎng)散射波長(zhǎng) 30經(jīng)典物理無法解釋康普頓效應(yīng)經(jīng)典物理無法解釋康普頓效應(yīng)教材教材35頁頁31教材教材35頁頁325、康普頓效應(yīng)的意義、康普頓效應(yīng)的意義(1) 有力地支持了愛因斯坦有力地支持了愛因斯坦“光量子光量子”假設(shè)假設(shè)(2)首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量光子具有動(dòng)量”的假設(shè)的假設(shè)(3)證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰