第十七章第二节光的粒子性课件.ppt
《第十七章第二节光的粒子性课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第十七章第二节光的粒子性课件.ppt(52页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第十七章第二节光的粒子性课件第1页,此课件共52页哦物理难题:物理难题:1888年,霍瓦年,霍瓦(Hallwachs)发现一发现一充负电的金属板被紫外光照射会放电充负电的金属板被紫外光照射会放电。近近10年年以后,因为以后,因为1897年年,J.Thomson才发现电子才发现电子,此时,此时,人们认识到那就是从金属表面射出的人们认识到那就是从金属表面射出的电子,后来,这些电子被称作光电子电子,后来,这些电子被称作光电子(photoelectron),相应的效应叫做光电效应相应的效应叫做光电效应。人们本着对光的完美理论(光的波动性、电磁人们本着对光的完美理论(光的波动性、电磁理论)进行解释会出现
2、什么结果?理论)进行解释会出现什么结果?第2页,此课件共52页哦用弧光灯照射擦得很亮的锌板,(注意用导线与不带电的验电器相连),使验电 器张角增大到约为 30度时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指针张角会变大。一、光电效应现象一、光电效应现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电第3页,此课件共52页哦用弧光灯照射擦得很亮的锌板,用弧光灯照射擦得很亮的锌板,(注意用导线与不带注意用导线与不带电的验电器相连),电的验电器相连),使验电使验电器张角增大到约为器张角增大到约为30度时,度时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指针
3、张角会变大。指针张角会变大。表明锌板在射线照射下失去电子而带正电表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律第4页,此课件共52页哦1.1.什么是光电效应什么是光电效应 当光线照射在金属表面时,金属中有电当光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为子逸出的现象,称为光电效应光电效应。逸出的逸出的电子称为电子称为光电子光电子。一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律光电子定向移动形成的电流叫光电子定向移动形成的电流叫光电流光电流第5页,此课件共52页哦一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律2.2.光电效应实验光电效应实验规律规律(1)存在饱和电流)
4、存在饱和电流光照不变,增大光照不变,增大UAK,G表中电流达表中电流达到某一值后不再增大,即达到饱和值。到某一值后不再增大,即达到饱和值。因为光照条件一定时,因为光照条件一定时,K发射的电子发射的电子数目一定。数目一定。实验表明: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。数越多。阳极阳极阴极阴极第6页,此课件共52页哦:使光电流减小到零的反向电压:使光电流减小到零的反向电压+一一一一 一一一一 一一一一 一一一一 一一一一 一一一一v加反向电压,如右图所示:加反向电压,如右图所示:光电子所受电场力方向与光电子光电子所受电场
5、力方向与光电子速度方向相反,光电子作减速运速度方向相反,光电子作减速运动。若动。若最大的初动能最大的初动能U=0时,时,I0,因为电子有初速度因为电子有初速度则则I=0,式中,式中UC为为遏止电压遏止电压一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率a.存在存在遏止电压遏止电压UC CEEUFKA第7页,此课件共52页哦实验表明实验表明:对于一定对于一定对于一定对于一定颜色颜色颜色颜色(频率频率频率频率)的的的的光光光光,无论光的强弱如何无论光的强弱如何无论光的强弱如何无论光的强弱如何,遏止电遏止电遏止电遏止电压是一样的压是一样的压是一样的压是一样
6、的.光的频率光的频率光的频率光的频率 改变是,改变是,遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率a.存在存在遏止电压遏止电压UC C光电子的光电子的最大初动能最大初动能只与只与入射入射光的频率光的频率有关,与入射光的强弱有关,与入射光的强弱无关。无关。阳极阳极阴极阴极第8页,此课件共52页哦IIsUaOU黄光(黄光(强)强)黄光(黄光(弱)弱)光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律兰光兰光Ub(2)
7、存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率阳极阳极阴极阴极第9页,此课件共52页哦经研究后发现:经研究后发现:一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律b.存在存在截止频率截止频率 c对于每种金属,都对于每种金属,都相应确定的截止频相应确定的截止频率率 c。当入射光频率当入射光频率 c 时,电子才时,电子才能逸出金属表面;能逸出金属表面;当入射光频率当入射光频率当入射光频率当入射光频率 WW0 0 0 0时,才有光电子逸出,时,才有光电子逸出,就是光电效应就是光电效应的截止频率。的截止频率。电子一次性吸收光子的全部能量,不需要积累能电子一次性吸收光子的全部能量,不需要积累能量的时间,光电流自
8、然几乎是瞬时发生的。量的时间,光电流自然几乎是瞬时发生的。光强较大时,包含的光子数较多,照射金属时产光强较大时,包含的光子数较多,照射金属时产生的光电子多,因而饱和电流大。生的光电子多,因而饱和电流大。三三.爱因斯坦的光量子假设爱因斯坦的光量子假设第17页,此课件共52页哦由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律应的实验规律,荣获荣获19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应,但当时并未被物爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应,但当时并未被物理学家们广泛承认,因为它完全违背了光的波动理论。理学家
9、们广泛承认,因为它完全违背了光的波动理论。4.4.光电效应理论的验证光电效应理论的验证 美国物理学家密立根,花了十年时间做了美国物理学家密立根,花了十年时间做了“光电效应光电效应”实实验,结果在验,结果在1915年证实了爱因斯坦方程,年证实了爱因斯坦方程,h 的值与理论值完的值与理论值完全一致,又一次证明了全一致,又一次证明了“光量子光量子”理论的正确。理论的正确。三三.爱因斯坦的光量子假设爱因斯坦的光量子假设第18页,此课件共52页哦爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效应光电效应的的理论解释和对理论解释和对理论物理学理论物理学的的贡献贡献获得获得1921年诺贝尔物理年诺贝尔物理学奖学奖密立根由
10、于密立根由于研究基本电荷和研究基本电荷和光光电效应电效应,特别是通过著名的油,特别是通过著名的油滴实验,证明电荷有最小单位。滴实验,证明电荷有最小单位。获得获得19231923年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。第19页,此课件共52页哦思考与讨论思考与讨论课本P36第20页,此课件共52页哦饱和电压、饱和电压、遏止电压和截止频率、遏止电压和截止频率、瞬时性瞬时性不应存在截止频率、不应存在截止频率、遏止电压应与光强有关、遏止电压应与光强有关、光弱时电子逸出应需很长时间光弱时电子逸出应需很长时间光电效应实验发现规律光电效应实验发现规律 用经典光的电磁理论解释实验规律(只用经典光的电磁理论解释实验规
11、律(只有少部分能解释)有少部分能解释)爱因斯坦光量子假设爱因斯坦光量子假设(以普朗克能量子假说为基础)(以普朗克能量子假说为基础)光的电磁理论的困难光的电磁理论的困难数学推理数学推理-爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程密立根的精密测量直接证实这个方程密立根的精密测量直接证实这个方程思路小结:思路小结:第21页,此课件共52页哦思考与讨论思考与讨论 给给出出了了光光电电子子的的最最大大初初动动能能Ek与与入入射射光光的的频频率率的的关关系系。但但是是,很很难难直直接接测测量量光光电电子子的的动动能能,容容易易测测量量的的是是遏遏止止电电压压Uc。怎样改写此式以得到。怎样改写此式以得到Uc与
12、与、W0的关系?的关系?例例题题:密密立立根根测测量量金金属属的的遏遏止止电电压压Uc与与入入射射光光频频率率,由由此此算算出出普普朗克常数朗克常数h 下表是某金属的下表是某金属的Uc和和的几组数据。的几组数据。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501试作出试作出Uc-图象并通过图象求出:图象并通过图象求出:(1)这种金属的截止频率;)这种金属的截止频率;(2)普朗克常量。)普朗克常量。第22页,此课件共52页哦解题的核心是由解题的核心是由光电效应方程光电效应方程结合结合动能与静电力做功的关系动能与静电力做功的关
13、系Ek=eUc写出写出学生熟悉的形式学生熟悉的形式Uc=(蓝字(蓝字两个变量)两个变量)由图象求参数的方法:由图象求参数的方法:电源电动势和内阻(直接求参数)电源电动势和内阻(直接求参数)用单摆测重力加速度(用图象求平均值)用单摆测重力加速度(用图象求平均值)第23页,此课件共52页哦放大器放大器控制机构控制机构 可以用于自动控制,可以用于自动控制,可以用于自动控制,可以用于自动控制,自动计数、自动报警、自动计数、自动报警、自动计数、自动报警、自动计数、自动报警、自动跟踪等。自动跟踪等。自动跟踪等。自动跟踪等。四四.光电效应在近代技术中的应用光电效应在近代技术中的应用1.1.1.1.光控继电器
14、光控继电器光控继电器光控继电器可对微弱光线进行放大,可对微弱光线进行放大,可对微弱光线进行放大,可对微弱光线进行放大,可使光电流放大可使光电流放大可使光电流放大可使光电流放大10105 510108 8 倍,灵敏度高,倍,灵敏度高,倍,灵敏度高,倍,灵敏度高,用在工程、天文、科用在工程、天文、科用在工程、天文、科用在工程、天文、科研、军事等方面研、军事等方面研、军事等方面研、军事等方面。2.2.2.2.光电倍增管光电倍增管光电倍增管光电倍增管第24页,此课件共52页哦应 用光电管光电源电流计IAK第25页,此课件共52页哦 康普顿效应康普顿效应第第2课时课时17.117.1科学的转折:科学的转
15、折:光的粒子性光的粒子性第26页,此课件共52页哦1.光的散射光的散射光在介质中与物质微粒相互作用光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生因而传播方向发生改变改变,这种现象叫做这种现象叫做光的散射光的散射2.2.康普顿效应康普顿效应 1923年康普顿在做年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验射线通过物质散射的实验时,发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外,时,发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外,还有比入射线波长更长的射线,其波长的改变量与散还有比入射线波长更长的射线,其波长的改变量与散射角射角有关,而与入射线波长有关,而与入射线波长 和散射物质都无关和散射物质都无关。一一.康普
16、顿效应康普顿效应第27页,此课件共52页哦3.3.康普顿散射的实验装置与规律:康普顿散射的实验装置与规律:晶体晶体 光阑光阑X 射线管射线管探探测测器器X 射线谱仪射线谱仪 石墨体石墨体(散射物质散射物质)j 0散射波长散射波长 一一.康普顿效应康普顿效应第28页,此课件共52页哦康普顿正在测晶体对康普顿正在测晶体对X 射线的散射射线的散射 按经典电磁理论:按经典电磁理论:如果入射如果入射X光是某光是某 种波长的电磁波,种波长的电磁波,散射光的波长是散射光的波长是 不会改变的!不会改变的!一一.康普顿效应康普顿效应第29页,此课件共52页哦康普顿散射曲线的特点:康普顿散射曲线的特点:a.除原波
17、长除原波长 0外出现了移向长波方外出现了移向长波方向的新的散射波长向的新的散射波长。b.新波长新波长 随散射角的增大而增随散射角的增大而增大。大。散射中出现散射中出现 0的现象,称的现象,称为为康普顿散射。康普顿散射。波长的偏移为波长的偏移为=0Oj=45Oj=90Oj=135Oj.o(A)0.7000.750波长波长.0 一一.康普顿效应康普顿效应第30页,此课件共52页哦称为电子的称为电子的Compton波长波长只只有有当当入入射射波波长长 0与与 c可可比比拟拟时时,康康普普顿顿效效应应才才显显著著,因因此此要要用用X射射线线才才能能观观察察到到康康普普顿顿散散射射,用用可可见见光光观观
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第十七 第二 粒子 课件
限制150内