高中物理第十七章波粒二象性17.2光的粒子性課件新人教版

2光的粒子性1.了解光電效應(yīng)及其實驗規(guī)律。2.知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義。3.了解康普頓效應(yīng)及其意義。一二三四一、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律1.光電效應(yīng):照射到金屬表面的光,能使金屬中的電子從表面逸出,這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)現(xiàn)象。逸出的電子又稱為光電子。2.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律:(1)存在著飽和電流。在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大。這表明對于一定顏色的光,入射光越強(qiáng),單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。(2)存在著遏止電壓和截止頻率。遏止電壓的存在意味著光電子具有一定的初速度,實驗表明,對于一定顏色的光,無論光的強(qiáng)弱如何,該電壓都是一樣的。實驗表明,當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng),不同的金屬該頻率不同(選填“相同”或“不同”)。一二三四(3)光電效應(yīng)具有瞬時性。當(dāng)入射光的頻率超過截止頻率時,無論入射光怎樣微弱,光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎都是瞬時的,精確測量表明產(chǎn)生電流的時間不超過10-9s。用光照射光電管且能產(chǎn)生光電效應(yīng),如果給光電管加上反向電壓,光電管中就沒有電流了嗎?提示：由于光電子具有一定的動能,當(dāng)所加的電壓較小時,光電管中仍然有電流,當(dāng)電壓大于遏止電壓時,電路中無電流。一二三四3.逸出功:電子從金屬逸出所需做功的最小值叫作該金屬的逸出功,用W0表示,不同金屬的逸出功不同。利用光電效應(yīng)現(xiàn)象能制作傳感器嗎?提示：光電效應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電現(xiàn)象,利用光電效應(yīng)現(xiàn)象可以制作光電傳感器。一二三四二、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程1.光子說:光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的,是不連續(xù)的,而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的,頻率為ν的光的能量子為hν,每一個光的能量子被稱為一個光子,這就是愛因斯坦的光子說。2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程:在光電效應(yīng)中,金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν,這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0,剩下的表現(xiàn)為逸出的光電子的初動能Ek,公式表示為Ek=hν-W0。一二三四3.光子說對光電效應(yīng)的解釋。(1)光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),與光的強(qiáng)弱無(2)電子一次性吸收光子的全部能量,不需要積累能量的時間,光電流幾乎是瞬時產(chǎn)生的。(3)對于頻率ν相同的光,光較強(qiáng)時,包含的光子數(shù)較多,照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多,因而飽和電流較大。一二三四光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比嗎?提示：光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,但不是正比關(guān)系。一二三四三、康普頓效應(yīng)1.在光的散射中,除了與入射波長λ0相同的成分外,還有波長大于λ0的成分。這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。2.康普頓效應(yīng)的意義:康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外,還具有動量,深入地揭示了光的粒子性的一面。一二三四四、光子的動量

一二一、光電效應(yīng)中應(yīng)區(qū)分的幾組概念1.光子與光電子。光子是指光在空間傳播時的每一份能量,光子不帶電;光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子。2.光電子的動能與光電子的最大初動能。光照射到金屬表面時,電子吸收光子的能量,可能向各個方向運(yùn)動,需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量,剩余部分為光電子的初動能;只有金屬表面的電子直接向外飛出時,只需克服原子核的引力做功,才具有最大初動能。一二3.光電流和飽和光電流。金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極,回路中便產(chǎn)生光電流,隨著所加正向電壓的增大,光電流趨于一個飽和值,這個飽和值就是飽和光電流。在一定的光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。一二一二4.Ek-ν曲線。光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν的變化曲線如圖所示。這里,橫軸上的截距是截止頻率;縱軸上的截距是逸出功的負(fù)值;斜率為普朗克常量。類型一類型二對光電效應(yīng)規(guī)律的理解

【例題1】

入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng),若入射光的強(qiáng)度減弱,而頻率保持不變,那么(

)A.從光照射金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B.逸出的光電子的最大初動能將減小C.單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D.有可能不發(fā)生光電效應(yīng)點撥：準(zhǔn)確理解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律是分析此類問題的關(guān)鍵。類型一類型二解析：根據(jù)光電效應(yīng)的實驗規(guī)律知,從光照射金屬表面到光電子發(fā)射的時間間隔極短,這與光的強(qiáng)度無關(guān),故選項A錯誤;實驗規(guī)律還指出,逸出光電子的最大初動能與入射光頻率有關(guān),光電流與入射光強(qiáng)度成正比,由此可知,選項B、D錯誤,選項C正確。答案：C題后反思解決光電效應(yīng)問題時要注意:(1)逸出功和截止頻率由金屬本身決定。(2)入射光的頻率決定光電子的最大初動能。(3)入射光越強(qiáng),飽和光電流越大。類型一類型二愛因斯坦光電效應(yīng)方程的應(yīng)用

【例題2】

研究光電效應(yīng)的電路如圖所示。用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K),鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流。下列光電流I