高中物理选修3-5：17.2-光的粒子性ppt课件.ppt

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1、17.2光的粒子性第十七章波粒二象性一、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：菲涅尔3、光的偏振：马吕斯演示二、光电效应现象用导线将带负电的锌板与验电器相连，验电器指针张开。用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器张角先闭合后再张开。结论：锌板在射线照射下失去电子而带正电。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。1.什么是光电效应三、

2、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。阳极阴极实验表明：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。对存在饱和电流的解释：在一定的光照条件下，单位时间内阴极发射出的光电子数目是一定的，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

3、再增大电流。阳极阴极思考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。阳极阴极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－vUK

4、A遏止电压的存在说明光电子具有一定的最大初动能遏止电压与光的颜色（频率）有关，与入射光的强弱无关对存在遏止电压的解释：++++++一一一一一一EEF－vUKA1.遏止电压的存在说明光电子具有一定的最大初动能2.遏止电压与光的颜色（频率）有关，与入射光的强弱无关3.光电子的能量只与入射光的颜色（频率）有关，与入射光的强弱无关3、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νc或极限频率。阳极阴极注（1）入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。（2

5、）不同金属的截止频率不同。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Is4、光电效应的瞬时性当入射光的频率超过截止频率时，无论光如何微弱，几乎在瞬间就会产生光电流。时间间隔不超过10-9s。即光效应几乎是瞬时发生的。勒纳德等人通过实验得出以下结论：①对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；②当入射光的频率大于极限频率时，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

6、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.一.光电效应的实验规律逸出功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。√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。二.光电效应解释中的疑难经典的理论无法解释光电效应中的一些现象：困难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。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

7、，遏止电压是一样的。困难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。困难3：如果光很弱，电子需要很长时间才能获得逸出表面需要的能量。实验结果：时间小于10-9s1.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。爱因斯坦的光子说爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：三.爱因斯坦的光电效应方程2.爱因斯坦的光电效应方程1.光子：或——光电子最大初动能——金属的逸出功W0一个电子

8、吸收一个光子的能量hν后，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初动能Ek，即：三.爱因斯坦的光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。3.光子说对光电效应的解释①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率