《光的粒子性定稿》PPT课件

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1、第1课时光电效应光子17.2科学的转折：光的粒子性问题：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？光的本性1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1801托马斯·杨双缝干涉实验1814菲涅耳衍射实验赫兹电磁波实验1888赫兹发现光电效应牛顿微粒说占主导地位波动说渐成真理……….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，用紫外线照射锌板，观察到验电器指针张角先减小，减小到零后又变大。这个现象说明了表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一、光电

2、效应现象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光线经石英窗照在阴极上时有电子逸出----光电子。光电子在电场作用下形成光电流。二、光电效应实验及规律阳极阴极光电效应实质：光现象电现象转化为加电压正向：电子加速，电场力做正功。反向：电子减速，电场力做负功。二.光电效应的实验规律（1）存在饱和电流光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。入射光颜色（频率）不变，当A加正向电压，电流增加，到一定值时单位时间内发射的所有光电子都被

3、阳极A吸收，即使电压再增，电流也不会增大，光电流达到饱和。实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。阳极阴极使光电流减小到零的反向电压－++++++一一一一一一v加反向电压，如右图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若最大的初动能U=0时，I≠0，因为电子有初速度则I=0，式中UC为遏止电压二.光电效应的实验规律(2)存在遏止电压和截止频率遏止电压UCEEUFKA二.光电效应的实验规律(2)存在遏止电压和截止频率光电流与电压的关系IIsUcOU光强较强光强较弱遏止电压饱

4、和电流实验表明：对于一定颜色（频率）的光,无论光强如何Uc相同阳极阴极二.光电效应的实验规律光电流与电压的关系实验表明:对于一定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.光的频率改变时，遏止电压也会改变。遏止电压UC表明：光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。IIsUaOU黄光（强）黄光（弱）遏止电压蓝光Ub(2)存在遏止电压和截止频率截止频率c----极限频率UcO阳极阴极用不同频率的光去照射阴极K时，实验结果表明：频率越高，Uc越大，并且频率与Uc呈线性关系。当入射光频率>c时，电

5、子才能逸出金属表面；当入射光频率<c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。称为截止频率（或极限频率）。不同金属的截止频率不同。实验表明：入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。光电效应在极短的时间内完成二.光电效应的实验规律(3)具有瞬时性阳极阴极勒纳德等人通过实验得出以下论：①对于任何一种金属，都有一个截

6、止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率，才能发生光电效应。②当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大；③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒.二.光电效应的实验规律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。逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。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。

7、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。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10S。-9√实验表明:对于一定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。表面处电子最容易出来，越靠近内侧电子越困难。三.光电效应解释中的疑难1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)光不仅在发射和吸收时以能量为h的微

8、粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为的光是由大量能量为=h能量子组成的粒子流，这些能量子沿光的传播方向以光速c运动。这些能量子称为光子。四.爱因斯坦的光电效应方程完全接受量子观点，且认为电磁波不仅在发射和吸收时是不连续的，而且电磁波本身也是不连续的2.光电效应方程①