【課件】+光電效應(yīng)+課件人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性

人教版（2019）選修第三冊(cè)4.2

光電效應(yīng)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解光電效應(yīng)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2.了解愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)理論及其意義，能用愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。3.了解康普頓效應(yīng)及其意義。4.能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論說(shuō)明光的波粒二象性?！獭虒W(xué)習(xí)目標(biāo)

把一塊鋅板連接在驗(yàn)電器上，并使鋅板帶負(fù)電，驗(yàn)電器指針張開(kāi)。

用紫外線燈照射鋅板，觀察驗(yàn)電器指針的變化。

這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么問(wèn)題？導(dǎo)入新課演示：觀察光電效應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置1.光電子：2.光電流：總結(jié)猜想：光電效應(yīng)中，發(fā)射光電子的情況與哪些因素有關(guān)？當(dāng)光線（包括不可見(jiàn)光）照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)，逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流?！窆獾念l率（顏色）●光照強(qiáng)度●金屬材料⑵在如圖所示的電路中，當(dāng)有光照時(shí)，陰極與陽(yáng)極間的外加電壓有什么作用？⑴電源斷開(kāi)情況下，靈敏檢流計(jì)所在回路有電流嗎？思考陰極K：當(dāng)有光照射陰極K時(shí)，能夠發(fā)射光電子?！狙b置設(shè)計(jì)】電源：正負(fù)極可對(duì)調(diào)，陽(yáng)極與陰極之間電壓可

連續(xù)調(diào)節(jié)。一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律對(duì)于每種金屬，都有確定的截止頻率vc。

●當(dāng)入射光頻率ν

>

νc

時(shí)，電子才能逸出金屬表面；●當(dāng)入射光頻率ν

<

νc時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。1.存在截止頻率νc

【實(shí)驗(yàn)規(guī)律】金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，只與頻率有關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：2.存在飽和電流思考：⑴當(dāng)光照射到陰極K時(shí)，不加電壓，電路中電流為0嗎？⑵如何增大電流？●兩極上加電壓●增加入射光強(qiáng)度⑶通過(guò)滑動(dòng)變阻器改變兩極上的電壓，隨著電壓的增大，電路中的電流會(huì)如何變化？會(huì)無(wú)限增大嗎？光電流與電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果：⑵光的頻率不變時(shí)，入射光越強(qiáng)，

飽和電流越大。⑴光照不變，增大UAK，光電流

趨于一個(gè)飽和值?！裨诠獾念l率一定時(shí)，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多?！裨谝欢ü庹諚l件下，單位時(shí)間內(nèi)陰極K發(fā)射的光電子數(shù)是一定的，電壓增加到一定值時(shí)，所有光電子均被陽(yáng)極A吸收，電流不再隨電壓增加而增大。論證：3.存在遏止電壓思考：電源極性對(duì)調(diào)，情況如何？EEF++++++U－vKA------分析：當(dāng)加反向電壓時(shí)，光電子作減速運(yùn)動(dòng)。若則有I=0加反向電壓使電流減為0，為什么要強(qiáng)調(diào)上限速度？UC

：稱最大初動(dòng)能稱為遏止電壓，是使光電流減小到零的反向電壓。⑴對(duì)于同一種顏色（頻率）的光，無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都一樣；光電流與電壓的關(guān)系結(jié)論：光電子的能量（動(dòng)能）只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：⑵光的頻率發(fā)生變化時(shí)，遏止電壓也會(huì)發(fā)生變化。4.具有瞬時(shí)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉(zhuǎn)。光電效應(yīng)幾乎瞬時(shí)發(fā)生的

思考：金屬中原子外層的電子會(huì)脫離原子而做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。但在溫度不很高時(shí)，電子并不能大量逸出金屬表面，這是為什么呢?分析：由于受到金屬表面層的引力作用，電子要從金屬中掙脫出來(lái)，必須克服這個(gè)引力做功。二、光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難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。建立概念：金屬的逸出功閱讀課本P73

表格：

逸出功的大小取決于金屬的特性1.金屬的逸出功光越強(qiáng)，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。⑴能解釋的實(shí)驗(yàn)事實(shí)⑵經(jīng)典電磁理論的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相矛盾之處項(xiàng)目經(jīng)典電磁理論的結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否存在極限頻率遏止電壓UC與光強(qiáng)關(guān)系光電子發(fā)射快慢有關(guān)不應(yīng)存在需要時(shí)間積累無(wú)關(guān)存在具有瞬時(shí)性2.利用經(jīng)典電磁理論解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)W0：金屬逸出功Ek:為光電子的最大初動(dòng)能方程實(shí)質(zhì)：方程前提：⑴1.光電效應(yīng)方程光子假說(shuō)能量守恒三、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論

hν:光子能量

hν

=Ek

+W0

或

Ek=hν-W0hνW0橫軸上的截距：縱軸上的截距：

圖線的斜率：⑵Ek-ν圖像⑶意義：Ek=hν-W0證明了光具有粒子性。截止頻率逸出功的負(fù)值普朗克常量h2.光電效應(yīng)方程解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律⑴解釋存在截止頻率金屬的截止頻率：

光電效應(yīng)產(chǎn)生條件：νc

=W0/hv>vc由Ek

=hν-W0知Ek=0時(shí)，ν=ν0故可得eUc=hv-W0⑵解釋遏止電壓與光強(qiáng)無(wú)關(guān)光電流與電壓的關(guān)系Ek=hv-W0對(duì)某種金屬W0一定，遏止電壓Uc只與入射光的頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)?？梢?jiàn)：⑶解釋瞬時(shí)性

⑷解釋光頻率一定時(shí)，飽和光電流與光強(qiáng)有關(guān)

光越強(qiáng)→單位時(shí)間照射到金屬表面光子數(shù)目多→單位時(shí)間發(fā)射光電子多→光電流大。電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間。針對(duì)練1一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則下列說(shuō)法正確的是

（）A.若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子數(shù)增加B.若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子最大初動(dòng)能增加C.若改用紫光照射，則可能不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)D.若改用紫光照射，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加AD針對(duì)練2利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，電流表中有電流通過(guò)，則

(

)

A.用紫外線照射，電流表不一定有電流通過(guò)

B.用紅光照射，電流表一定無(wú)電流通過(guò)

C.用頻率為ν的可見(jiàn)光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A端時(shí)，電流表

中一定無(wú)電流通過(guò)

D.用頻率為ν的可見(jiàn)光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的

滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能不變D思考與討論：Uc-v關(guān)系由

eUc=hv-W0

整理得3.密立根驗(yàn)證光電效應(yīng)方程討論：如何測(cè)量普朗克常量？例某金屬的Uc-v圖像（課本P75）根據(jù)圖像求：⑴該金屬的極限頻率是多少？⑵若電子電量為e，圖像斜率為k，求普朗克常量。1.光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。2.康普頓效應(yīng)

石墨對(duì)

x射線的散射時(shí)，在散射的

x

射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0

相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0

的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。x射線λ＝λ0石墨體（散射物質(zhì)）λ=λ0λ>λ0四、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量⑵在康普頓效應(yīng)中，入射光子與晶體中電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量變小，因此，有些光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng)。3.解釋現(xiàn)象⑴光子不僅有能量，還具有有動(dòng)量動(dòng)量表達(dá)式P↓

λ↑——證明了光具有粒子性4.康普頓效應(yīng)的意義光學(xué)發(fā)展史學(xué)說(shuō)名稱微粒說(shuō)波動(dòng)說(shuō)電磁說(shuō)光子說(shuō)波粒二象性代表人物內(nèi)容要點(diǎn)思考：各種學(xué)說(shuō)的證據(jù)是什么？干涉衍射表明光是一種波表明光是一種粒子光電效應(yīng)康普頓散射牛頓惠更斯麥克斯韋愛(ài)因斯坦公認(rèn)光既有波動(dòng)性又有粒子性光是由一份一份光子組成的光是一種電磁波光是一種波光是一群彈性粒子五、光的波粒二象性光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W0密立根驗(yàn)證光電效應(yīng)方程：1.愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論照射光光電子⑴兩條線索每秒鐘逸出的光電子數(shù)——決定著光電流的強(qiáng)弱光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個(gè)關(guān)系頻率——決定著每個(gè)光子的能量

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