光的粒子性公開課課件

1、光的粒子性光的粒子性第一課時第一課時：光電效應：光電效應教學目標：教學目標：1.通過實驗了解和掌握通過實驗了解和掌握光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律；2.知道知道愛因斯坦光電效應方程以及意義愛因斯坦光電效應方程以及意義。17世紀明確形成了兩大對立學說牛頓牛頓惠更斯惠更斯微粒說波動說19世紀初證明了波動說的正確性由于波動說沒有數(shù)學基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說一直占上風19世紀末光電效應現(xiàn)象使得愛因斯坦在20世紀初提出了光子說：光具有粒子性對光學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、光電效應現(xiàn)象一、光電效應現(xiàn)象一、光電效應現(xiàn)象一、光電

2、效應現(xiàn)象 當光線當光線( (包括不可見光包括不可見光) )照射在金屬表面時，照射在金屬表面時，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，稱為光電效應光電效應。逸出的電子稱為逸出的電子稱為光電子光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電子定向移動形成的電流叫光電流光電流 二二. .光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(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：測兩級之測兩級之間的電壓大小間的電壓大小滑動變阻器：滑動變阻器：改變改變兩級之間的電壓大兩級之間的電壓大小小二二. .光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律實驗表明：實驗表明：當入射光的頻率減小到某一數(shù)值當入射光的頻率減

3、小到某一數(shù)值c時，沒時，沒有光電子發(fā)出。有光電子發(fā)出。實驗結(jié)論實驗結(jié)論1：存在截止頻率，當入射光的存在截止頻率，當入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應。頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應。二二. .光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律實驗表明：實驗表明：產(chǎn)生光電流的時間不超過產(chǎn)生光電流的時間不超過109s。即光電效應發(fā)生幾乎是瞬時的即光電效應發(fā)生幾乎是瞬時的實驗結(jié)論實驗結(jié)論2：光電效應具有瞬時性光電效應具有瞬時性二二. .光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律實驗表明：實驗表明：保持光頻率、保持光頻率、光強不變，增大光強不變，增大U UAKAK，G G表中電流達到某一值后表中電流達到某一值

4、后不再增大，即達到飽和不再增大，即達到飽和值。值。保持光頻率不變，增大保持光頻率不變，增大光強，飽和電流增大光強，飽和電流增大IOU UAKAKIs黃光（強）黃光（強）黃光（弱）黃光（弱）二二. .光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律實驗結(jié)論實驗結(jié)論3 3：1.1.存在飽和電流，入存在飽和電流，入射光越強，飽和電流射光越強，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。射的光電子數(shù)越多。二二. .光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律I0U UAKAKIs黃光（強）黃光（強）黃光（弱）黃光（弱）U UAKAK=0=0時，時，Is =0嗎？說明了什么？嗎？說明了什么？二二. .光電

5、效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(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能大小出電子的初動能大小c221eUvmce二二. .光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律實驗表明：實驗表明：對于一定顏色（頻率）對于一定顏色（頻率）的光，無論光的強弱如的光，無論光的強弱如何，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，遏止電壓也會改變。時，遏止電壓也會改變。II黃光（黃光（ 強）強）黃光（黃光（ 弱）弱）遏遏止止電電壓壓藍光藍光1UU U2 2U U1 1二二. .光電效應的實驗

6、規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律實驗結(jié)論實驗結(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，與光強無關(guān)強無關(guān) ，進而說明逸，進而說明逸出光電子的最大初動出光電子的最大初動能與光頻率有關(guān)，與能與光頻率有關(guān)，與光強無關(guān)光強無關(guān)II黃光（黃光（ 強）強）黃光（黃光（ 弱）弱）遏遏止止電電壓壓藍光藍光U三. 看課本思考兩個問題：看課本思考兩個問題：1.什么是逸出功？什么是逸出功？2.經(jīng)典電磁理論在哪些方面與實驗結(jié)論矛盾？經(jīng)典電磁理論在哪些方面與實驗結(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。 以上三個結(jié)論都與實驗結(jié)果相矛盾的，所以上三個結(jié)論都與實驗結(jié)果

7、相矛盾的，所以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應。以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應。三. 實驗結(jié)論實驗結(jié)論經(jīng)典電磁理論經(jīng)典電磁理論入射光的越強，飽和電流入射光的越強，飽和電流越大越大強度越大，逸出的光電強度越大，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)，而與強度無關(guān)。而與強度無關(guān)。遏止電壓遏止電壓應與入射光的應與入射光的強度有關(guān)。強度有關(guān)。如果光較弱，只要積累如果光較弱，只要積累足夠長時間，電子獲得足夠長時間，電子獲得足夠能量就會形成光電足夠能量就會形成光電子子存在截止頻率存在截止頻率c 當入射光當入射光頻率低于截止頻率，不能頻率低于截止

8、頻率，不能發(fā)生光電效應發(fā)生光電效應光電效應具有瞬時性光電效應具有瞬時性能量的可以隨時間積累能量的可以隨時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個光本身就是由一個個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. 光電效應方程光電效應方程一個電子吸收一個光子的能量一個電子吸收一個光子的能量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能出后電子的初

9、動能E Ek k，即：，即：或或四. 對光電效應的實驗現(xiàn)象解釋：對光電效應的實驗現(xiàn)象解釋： 1 1、光電效應的實驗結(jié)論是：對于某種金屬光電效應的實驗結(jié)論是：對于某種金屬( () )A A無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應能產(chǎn)生光電效應B B無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電效應生光電效應C C超過極限頻率的入射光強度越弱，所產(chǎn)生的光電超過極限頻率的入射光強度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小子的最大初動能就越小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

10、入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大子的最大初動能就越大ADAD2 2、在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線實驗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、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乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率D D甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能光電子最大初動能B B 愛因斯坦因為在光電效應方面的貢獻獲得愛因斯坦因為在光電效應方面的貢獻獲得1921年的年的諾貝爾物理學獎。密立根因為研究光電效應獲得諾貝爾物理學獎。密立根因為研究光電效應獲得1923年諾貝爾物理學獎，而我們在自然科學領(lǐng)域