4.2光电效应ppt课件- （2019）新人教版高中物理选择性必修第三册.pptx

1、 第四章 原子结构波粒二象性人教物理选择性必修3 光电效应2 2思考与讨论光是什么？光是什么？演示 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. 这个现象说明了什么问题？有电子从锌板表面飞出1.光电效应照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象叫光电效应，这个电子称为光电子.1）定义：2）研究光电效应的实验装置3）光电效应本质 金属原子最外层电子在做无规则热运动，温度不高时，动能很小，电子受金属表层存在的一种力阻碍而不能大量逸出金属表面。当有光照射时，电子吸收光子的能量而动能变大，从而克服阻力从金属表面挣脱出来。一 光电效应

2、的实验规律2.光电效应的实验规律1）存在截止频率 频率低于c的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出，这个c叫截止频率.2）存在饱和电流 光照条件不变时U增大，光电流I趋于一个饱和值.这说明： 在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。实验表明：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.3）存在遏止电压ceeUm 221v与入射光的强度无关，只与入射光的的频率有关当频率大于c，光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，产生光电流的时间不超过10-9s4）光电效应的瞬时性 如果施

3、加反向电压，也就是阴极K接电源正极、阳极A接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。最大初动能：思考与讨论 金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则热运动，但在温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这说明什么？ 说明金属表面存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须获得一些能量，以克服这种阻碍。1.逸出功： 使电子脱离某种金属所做功的最小值叫逸出功.用W0表示，不同金属的逸出功不同.2.光电效应与光的电磁理论的矛盾几种金属的逸出功和极限频率金属钨钙钠钾铷c/1014Hz10.957.735.535.445.15

4、W0/eV4.543.202.292.252.131）不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。2）光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的强弱有关3）如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于实验中产生光电流的时间。二 光电效应解释的疑难三 爱因斯坦的光电效应理论1.光子说： 光不仅在发射和接收时是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，每一份能量子叫做光子，能量=h.2.光电效应方程：0WEhk光子逸出功最大初动能3.光子说对光电效应的解释1）只有

5、hW0,才有光子逸出。0WhchWc00WhEk221ckmEv2）光子的最大初动能与入射光频率有关，与光的强度无关。这就解释了遏止电压和光强无关.3）电子一次性吸收光子的全部能量，不需要累积能量的时间，光电流几乎是瞬间产生的.4）对于同种颜色的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大.cekeUmE221v0WhEkeWvehUc0对某确定的金属，由光子的初动能和光电效应方程7.04.0 4.55.05.56.06.50.8 0.20.40.601/1014HzUc/VUc/VUc/VUc/VUc/VUc/V 根据光电效应测得根据光电效应测得h h与普朗克

6、黑体辐射得出的与普朗克黑体辐射得出的h h在误差范围内一致，这在误差范围内一致，这为爱因斯坦的光电效应理为爱因斯坦的光电效应理论提供了直接的实验证据，论提供了直接的实验证据，因此爱因斯坦获得因此爱因斯坦获得19211921年年诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖. .密立根：密立根：思考与讨论 白天的天空各处都是亮的；宇航员在大气层外飞行时，尽管太阳的光线耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，甚至可以看到星星.这是为什么？这是因为没有大气对光进行散射1.光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫光的散射.2.康普顿效应： 在散射光中，除了与入射波长0相同的射线外，还有波长比入

7、射波长0更长的射线经典物理：经典物理：散射光是物质内部带电微粒做受迫振荡产生，散射光的频率散射光是物质内部带电微粒做受迫振荡产生，散射光的频率应该与使带电微粒做受迫振动的入射光频率一致应该与使带电微粒做受迫振动的入射光频率一致. .即入射光即入射光与散射光的波长应该一致与散射光的波长应该一致. .，人们把这种现象叫康普顿效应. 四 康普顿效应和光子的动量3.光子说对康普顿效应的解释h电子碰撞前h 碰撞后当光子与静止的电子发射弹性碰撞后，根据动量守恒，光子把一部分能量转移给电子，光子能量由h 减少为h ，因此频率减小，波长增大.同时光子使电子获得一定的动量. 按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量=hv，而且还有动量 .hp 五 光的波粒二象性光子的能量：=hvhp 光子的动量：1.光具有粒子性：光电效应和康普顿效应2.光具有波动性：光的干涉、衍射偏振普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。3.量子电动力学描述光的波动性和粒子性的理论。课堂小结一、光电效应1、光电效应概念2、实验规律3、实验规律与经典物理解释的矛盾4、爱因斯坦对光电效应的解释二、康普顿效应1、康普顿效应概念2、经典物理解释的困难3、光子模型对康普顿效应的解释三、光电效应与康普顿效应发现的意义谢 谢 观 看THANKS