《光的粒子性》PPT课件(I)

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1、一、光的波动性光是电磁波理论证明：麦克斯韦的经典电磁场理论实验验证：赫兹的电火花实验，发现电磁波的速度和光速相同。其它实验证据：1、光的干涉：托马斯·杨2、光的衍射：菲涅耳3、光的偏振：马吕斯二、光电效应现象把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。这个现象说明了说明问题？结论：锌板在射线照射下失去电子而带正电。光电效应：当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流。三、实验研究光电效应的规律1、存在饱和电流当A接正极，K接负极时，控制入射光的强

2、度一定，使UAK从0开始增大，观察到电流表的示数一开始增大，到某一数值后就不再增大。这个最大电流就叫做饱和电流。对存在饱和电流的解释：K板逸出的电子向各个方向运动，如果不加电压，很多电子无法到达A板，无法形成较大电流。加上电压后，越来越多的电子到达A板，电流越来越大。但是，如果所有电子都达到了A板，继续增大电压，就无法再增大电流。实验表明：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，饱和电流强度与入射光强度成正比。光强：单位时间内垂直于光的传播方向上的单位面积所通过的能量I=nhν思考1：如果AK之间不加电压，电流是否为0？思考2：如何才能使电

3、流为0？2、存在遏止电压Uc（反向截止电压）当A接负极，K接正极时，控制入射光的强度一定，使UKA从0开始增大，观察到电流表的示数逐渐减小到0。电流刚减小到0时对应的UKA叫做遏止电压Uc。对存在遏止电压的解释：加上反向电压后，电子受到的电场力方向与运动方向相反，电子减速。如果反向电压足够大，电子将无法达到A板。临界的电压值即为遏止电压Uc。其中，vc是所有光电子的最大初速度，是光电子的最大初动能。++++++一一一一一一EEF－vUKA实验表明，对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。光的频率v改变时，遏止电压Uc也会改变，这表明光电子的能量只与入

4、射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。IUc2OU黄光（强）黄光（弱）实验测得的光电效应曲线蓝光Uc1遏止电压饱和电流Is3、存在截止频率νc当入射光的频率减小到某一数值νc时，无论光的强度多大，加上怎样的电压，都不会有光电流。这个临界频率叫做截止频率或极限频率νc。当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。实验表明，不同的金属的截止频率不同。4、光电效应的瞬时性当入射光的频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。精确测量表明产生电流的时间不超过10-9s，即光电效应几乎是瞬时发生的。光电效应中各相关物理量间的关系四、光电效应的解释中的疑难按

5、照光的电磁理论，应得出以下结论：①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关；逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值。实验结果：遏止电压只与光的频率有关。对于一定颜色（频率）的光,无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率；实验结果：对于不同的物体，都有相应的截止频率。③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9S。以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。实验结果：时

6、间小于10-9s五、爱因斯坦的光电效应方程1、光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。2、电子从金属中逃逸，需要克服阻力做功。使电子脱离金属所要做的最小的功，叫做金属的逸出功。不同金属的逸出功是不同的。3、一个电子一瞬间吸收一个光子的能量，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek，即：上式即为爱因斯坦的光电效应方程。如果电子克服阻力做功大于逸出功，则逸出后电子的初动能小于最大初动能。光子说对光电效应的解释(1)饱和光电流与光强关系光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越

7、多，因而饱和光电流越大，所以，入射光频率一定时，饱和光电流与光强成正比．(2)存在截止频率和遏止电压爱因斯坦的光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率呈线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定，与光强无关．光电效应方程同时表明，只有hν>W0时，才有光(3)效应具有瞬时性电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电效应几乎是瞬时发生的．思考1：同种频率的光射到同种金属上，增强入射光时，饱和电流、遏止电压分别如何变化？答案：饱和电流增大，遏止电压不变。思考2：相同强度（单位时间内的能量）的