《光的粒子性》課件（新人教版選修3-5）

第1課時光電效應光子17.2光的粒子性第1課時光電效應光子17.2光的粒子性回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發(fā)展過程光的本性歷史回顧回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發(fā)展過程光的本性歷1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1801托馬斯·楊雙縫干涉實驗1814菲涅耳衍射實驗赫茲電磁波實驗1888赫茲發(fā)現光電效應牛頓微粒說占主導地位波動說漸成真理……….1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說1864一光電效應現象1演示實驗一光電效應現象1演示實驗（2）光電子：在光電效應中逸出的電子稱為光電子。（2）光電流：光電子定向移動形成的電流叫光電流2幾個概念（1）光電效應：當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現象，稱為光電效應。（2）光電子：在光電效應中逸出的電子稱為光電子。（2）光電流二.光電效應的實驗規(guī)律1實驗裝置二.光電效應的實驗規(guī)律1實驗裝置觀察觀察●存在截止頻率2實驗發(fā)現以下規(guī)律：△入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應?！翊嬖诮刂诡l率2實驗發(fā)現以下規(guī)律：△入射光的頻率低于截止頻率●存在著飽和電流△實驗表明：入射光越強，單位時間內發(fā)射的光電子數越多；△入射光越強，飽和光電流越大?！翊嬖谥柡碗娏鳌鲗嶒灡砻鳎喝肷涔庠綇?，單位時間內發(fā)射的光電把電源正負極反接△同一頻率光照射，不管光強如何，遏止電壓都相同?！鞴庹疹l率越高，遏止電壓越高?！翊嬖谥糁闺妷骸鞴怆娮拥哪芰恐慌c入射光的頻率有關。把電源正負極反接△同一頻率光照射，不管光強如何，遏止電壓都相●光電效應具有瞬時性△當頻率超過截止頻率時，無論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時立即產生光電流?！骶_測量表明產生電流的時間不超過10－9秒，即光電效應幾乎是瞬時的?！窆怆娦哂兴矔r性△當頻率超過截止頻率時，無論入射光怎樣微三光電效應的解釋中的疑難

按照光的電磁理論，應得出以下結論：①光越強，光電子的初動能應該越大，所以遏止電壓UC應與光的強弱有關；②不管光的頻率如何，只要光足夠強，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應存在截止頻率；③如果光很弱，按經典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠遠大于10-9S。

以上三個結論都與實驗結果相矛盾的，所以無法用經典的波動理論來解釋光電效應。三光電效應的解釋中的疑難按照光的電磁理論，應得出1.光子說(愛因斯坦于1905年提出)

在空間傳播的光不是連續(xù)的而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量跟它的頻率成正比。即:E＝hν

，ν表示光的頻率，h叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳．秒四.愛因斯坦的光電效應方程1.光子說(愛因斯坦于1905年提出)在空間傳播的光不2.光電效應方程①逸出功：金屬表面上的電子逸出時要克服金屬原子核的引力所做功的最小值。不同金屬,其逸出功不同。有：W0=hν0②光電效應方程：Ek＝hν－W0三.愛因斯坦的光電效應方程2.光電效應方程①逸出功：金屬表面上的電子逸出時要克服金屬原3.愛因斯坦光電效應方程對實驗結論的解釋Ek＝hν－W0ν0EKν－W00●解釋截止頻率●解釋飽和光電流●解釋瞬時性3.愛因斯坦光電效應方程對實驗結論的解釋Ek＝hν－W0ν0由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應的實驗規(guī)律,榮獲1921年諾貝爾物理學獎。

愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。4.光電效應理論的驗證

美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦方程，h的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應的實愛因斯坦由于對光電效應的理論解釋和對理論物理學的貢獻獲得1921年諾貝爾物理學獎密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎愛因斯坦由于對光電效應的理論解釋和對理論物理學的貢獻獲得19例題：由密立根實驗(Uc和v的關系)計算普朗克常量很難測Ek

，怎樣改成Uc與v、W0關系？提示：Ek=eUc

例題：由密立根實驗(Uc和v的關系)計算普朗克常量很難測Ek由圖象求參數的方法：電源電動勢和內阻（直接求參數）用單擺測重力加速度（用圖象求平均值）

由圖象求參數的方法：利用光電效應中光電流與入射光強成正比的特性,可以制造光電轉換器——實現光信號與電信號之間的相互轉換。這些光電轉換器如光電管(photoelement)等，廣泛應用于光功率測量、光信號記錄、電影、電視和自動控制等諸多方面。五.光電效應在近代技術中的應用利用光電效應中光電流與入射光強成正比的特性,可以制造光光電倍增管(photomultiplier)是把光信號變?yōu)殡娦盘柕某Ｓ闷骷．敼庹丈涞疥帢O

k使它發(fā)射光電子，這光電子在電壓作用下加速轟擊第一陰極k1，使之又發(fā)射次級光電子，這些次級光電子再被加速轟擊第二陰極k2,......如此繼續(xù)下去，利用10～15個次陰極，可將光電流放大幾百萬倍。即一束微弱的入射光，將轉變成放大了的光電流，可以通過電流計顯示出來。光電倍增管(photomultiplier)是把光信號變?yōu)殡姺答伨毩暎?、在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器指針張開一個角度，如圖所示，這時()A．鋅板帶正電，指針帶負電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負電，指針帶正電 D．鋅板帶負電，指針帶負電B2、若用綠光照射某種金屬板不能發(fā)生光電效應，則下列哪一種方法可能使該金屬發(fā)生光電效應（）A.增大入射光的強度B.增加光的照射時間C.改用黃光照射D.改用紫光照射D反饋練習：1、在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與3、三種不同的入射光線甲、乙、丙分別照射在三種不同的金屬a、b、c上，均恰能使金屬中逸出光電子。已知三種光線的波長λ甲>λ乙>λ丙，則（）A、用三種入射光照射金屬a，均可發(fā)生光電效應B、用三種入射光照射金屬c

，均可發(fā)生光電效應C、用入射光甲和乙同時照射金屬c，可能發(fā)生光電效應D、用入射光甲照射金屬b，可能發(fā)生光電效應A4、用綠光照射一光電管能產生光電效應，欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增大應（）A．改用紅光照射B．增大綠光的強度C．增大光電管上的加速電壓D．改用紫光照射D3、三種不同的入射光線甲、乙、丙分別照射在三種不同的金屬a、小結1.光電效應現象3.愛因斯坦光電效應方程及其對實驗結論的