光的電磁說(shuō)光電效應(yīng)

1、高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高境一中物理組組光的電磁說(shuō)光的電磁說(shuō) 光電效應(yīng)光電效應(yīng)高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高境一中物理組組一、光的電磁說(shuō)一、光的電磁說(shuō) 隨著科學(xué)的發(fā)展，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到隨著科學(xué)的發(fā)展，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到變化的電場(chǎng)周圍存變化的電場(chǎng)周圍存在著變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍存在著電場(chǎng)。在著變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍存在著電場(chǎng)。那么磁場(chǎng)那么磁場(chǎng)和電場(chǎng)能否統(tǒng)一起來(lái)呢？和電場(chǎng)能否統(tǒng)一起來(lái)呢？ 19世紀(jì)世紀(jì)60年代初，英國(guó)的物理學(xué)家年代初，英國(guó)的物理學(xué)家麥克斯韋麥克斯韋提出了統(tǒng)一的電磁場(chǎng)理論，也就是電磁波理論，提出了統(tǒng)一的電磁場(chǎng)理論，也就是電磁波理論，他認(rèn)為他認(rèn)為變化的

2、電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)聯(lián)系在一起形成變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)聯(lián)系在一起形成統(tǒng)一的電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)能以波的形式從它產(chǎn)生的統(tǒng)一的電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)能以波的形式從它產(chǎn)生的地方向四周傳播形成電磁波。地方向四周傳播形成電磁波。并從理論上得出電并從理論上得出電磁波的傳播速度就是光速，并提出磁波的傳播速度就是光速，并提出光是一種電磁光是一種電磁波。波。 1888年年赫茲赫茲用試驗(yàn)證實(shí)了他的理論。用試驗(yàn)證實(shí)了他的理論。高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高境一中物理組組二、電磁波譜二、電磁波譜1、電磁波譜及特征、電磁波譜及特征電磁波家族成員（按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列）電磁波家族成員（按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短排列）無(wú)線電波、紅外線、可

3、見光、紫外線、無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線、射線射線高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高境一中物理組組 光是電磁波中的可見部分，色光的頻率越高，在介質(zhì)中的光是電磁波中的可見部分，色光的頻率越高，在介質(zhì)中的傳播速度越小，因?yàn)榻橘|(zhì)對(duì)該色光的折射率越大。同一電磁波傳播速度越小，因?yàn)榻橘|(zhì)對(duì)該色光的折射率越大。同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播頻率不變，都為真空中的頻率，速度變小是在不同介質(zhì)中傳播頻率不變，都為真空中的頻率，速度變小是因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)變短。因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)變短。4、產(chǎn)生機(jī)理：、產(chǎn)生機(jī)理：紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；倫琴射

4、線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)受到激發(fā)后產(chǎn)生的；倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；后產(chǎn)生的；射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。 3、個(gè)性：、個(gè)性：頻率不同，表現(xiàn)的特征不同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn)頻率不同，表現(xiàn)的特征不同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn) 生干涉和衍射現(xiàn)象。生干涉和衍射現(xiàn)象。2、共性：、共性：都屬于電磁波，具有電磁波的一切性質(zhì)，都能產(chǎn)都屬于電磁波，具有電磁波的一切性質(zhì)，都能產(chǎn) 生干涉和衍射。生干涉和衍射。高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高境一中物理組組5、幾種常見的電磁波及特征、幾種常見的電磁波及特征（1 1）紅外線）紅外線發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：18001800年英國(guó)物理

5、學(xué)家年英國(guó)物理學(xué)家赫謝爾赫謝爾發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生：一切發(fā)熱物體都向外輻射紅外線產(chǎn)生：一切發(fā)熱物體都向外輻射紅外線特征：具有明顯的熱效應(yīng)特征：具有明顯的熱效應(yīng)應(yīng)用：加熱物體、工業(yè)上使物體干燥、紅外遙感、高空應(yīng)用：加熱物體、工業(yè)上使物體干燥、紅外遙感、高空攝影等攝影等危害：造成人體高溫傷害、眼角膜傷害等危害：造成人體高溫傷害、眼角膜傷害等（2 2）紫外線）紫外線發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：18011801年德國(guó)物理學(xué)年德國(guó)物理學(xué)里特里特發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生：一切高溫物體能都向外輻射紅外線產(chǎn)生：一切高溫物體能都向外輻射紅外線特征：具有明顯的化學(xué)效應(yīng)特征：具有明顯的化學(xué)效應(yīng) 和熒光效應(yīng)和熒光效應(yīng)應(yīng)用：熒光、殺菌、合成應(yīng)用：熒光、殺

6、菌、合成V VD2D2等等危害：主要造成人體眼角膜和皮膚傷害危害：主要造成人體眼角膜和皮膚傷害高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高境一中物理組組（3）X射線（倫琴射線）射線（倫琴射線）發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：1895年德國(guó)物理學(xué)家年德國(guó)物理學(xué)家倫琴倫琴發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生：陰極射線射到固體表面產(chǎn)生：陰極射線射到固體表面 特征：穿透能力強(qiáng)特征：穿透能力強(qiáng)應(yīng)用：人體透視、金屬探傷等應(yīng)用：人體透視、金屬探傷等 高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高境一中物理組組三、光電效應(yīng)三、光電效應(yīng)1 1、現(xiàn)象、現(xiàn)象（實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)演示）2、定義：、定義：在光的照射下物體在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。發(fā)射電子

7、的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。3、規(guī)律、規(guī)律(實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)演示)各種金屬都存在極限頻率各種金屬都存在極限頻率0，只有，只有0才能發(fā)生光電效應(yīng)才能發(fā)生光電效應(yīng) 。光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的（光電子的產(chǎn)生不超過(guò)光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的（光電子的產(chǎn)生不超過(guò)10-9s） 光電子的最大初動(dòng)能光電子的最大初動(dòng)能Ekm和入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)和入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān), 只隨入射光頻只隨入射光頻率率的增大而增大的增大而增大單位時(shí)間打出的光電子（或光電流）與入射光強(qiáng)度成正比單位時(shí)間打出的光電子（或光電流）與入射光強(qiáng)度成正比光的波動(dòng)說(shuō)不能正確解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。光的波動(dòng)說(shuō)不能正確解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高

8、境一中物理組組4、愛因斯坦的光子說(shuō)、愛因斯坦的光子說(shuō)19051905年愛因斯坦在光電效應(yīng)的基礎(chǔ)上提出光子說(shuō)。年愛因斯坦在光電效應(yīng)的基礎(chǔ)上提出光子說(shuō)。（1 1）內(nèi)容：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是）內(nèi)容：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的一份一份的, , 每一份叫光子每一份叫光子, , 光子的能量跟頻光子的能量跟頻率成正比率成正比。即。即 E = hE = h h = 6.63h = 6.6310103434 J.s J.s普朗克恒量。普朗克恒量。（2）對(duì)光電效應(yīng)的成功解釋（）對(duì)光電效應(yīng)的成功解釋（觀看解釋觀看解釋）（3）愛因斯坦的光電效應(yīng)方程：）愛因斯坦的光電效應(yīng)方程：Ek = h- W

9、（Ek是光電子的是光電子的最大初動(dòng)能；最大初動(dòng)能；W 是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。）克服正電荷引力所做的功。）（4）愛因斯坦光電效應(yīng)方程的圖象）愛因斯坦光電效應(yīng)方程的圖象（5 5）逸出功和極限頻率的關(guān)系：）逸出功和極限頻率的關(guān)系：0hW 高中物理高中物理 上海市高境一中物理上海市高境一中物理組組（6）極限波長(zhǎng)和極限頻率的關(guān)系：）極限波長(zhǎng)和極限頻率的關(guān)系：00c 四、光的波粒二象性四、光的波粒二象性1、光的波粒二象性、光的波粒二象性 光的干涉、衍射以無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種波；光的干涉、衍射以無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種波；而光電效應(yīng)又用無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子；因此而光電效應(yīng)又用無(wú)可辯駁的事實(shí)表明光是一種粒子；因此現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：光具有波粒二象性。現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：光具有波粒二象性。2.正確理解波粒二象性正確理解波粒二象性（1）個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的）個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性。作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性。（2）波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較低的光，波動(dòng)性較顯著；波長(zhǎng)較短、）波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較低的光，波動(dòng)性較顯著；波長(zhǎng)較短、頻率較高的光，粒子性較顯著。頻率較高的光，粒子性較顯著。（3）光