2.光电效应与光的量子说 (3)(精品).pptx

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1、光电效应与光的量子说光电效应与光的量子说高二物理组高二物理组光电效应实验装置图一一一一.光电效应光电效应光电效应光电效应光电效应光电效应现象的现象的原理图原理图1.用弧光灯照射锌板验电器指针张开，说明什么？2.用丝绸摩擦过的玻璃棒接触锌板，指针张角增大，说明什么？表明锌板在射线照射下失去电子而带正电猜想猜想:具备哪些条件才具备哪些条件才可能发生光电效应，可能发生光电效应，要发生光电效应与要发生光电效应与哪些因素有关哪些因素有关?当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为出的现象，称为光电效应光电效应。逸出的电子称为逸出的电子称为光光电子电子。光电

2、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 光的强度，频率，光照时间，被照材料1.1.1.1.什么是光电效应什么是光电效应什么是光电效应什么是光电效应阳极阳极阴极阴极(1)、存在极限频率（截止频率）、存在极限频率（截止频率）和极限波长和极限波长入射光的频率低于入射光的频率低于截止频率（或高于截止频率（或高于极限波长极限波长)时不能发时不能发生光电效应生光电效应不同金属的截止频不同金属的截止频率不同率不同2.2.光电效应的实验规律光电效应的实验规律（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使课本中表格内哪些金属发生光电效应?（2）表中哪种金属最易发生光电效应?回答下列问题（2 2）

3、存在饱和电流存在饱和电流光照光照不变，增大不变，增大UAK，G表中表中电流达到某一值后不再增大，电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。即达到饱和值。实验表明：实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多位时间内发射的光电子数越多。阳极阳极阴极阴极出现光电流，光电流的大出现光电流，光电流的大小由光强决定，光强越大，小由光强决定，光强越大，光电流越大光电流越大实验结果：即使入射光的实验结果：即使入射光的强度非常微弱，强度非常微弱，只要入射只要入射光频率大于被照金属的极光频率大于被照金属的极限频率，限频率，电流表指针也几电流表指针也几乎是随着入射光照

4、射就立乎是随着入射光照射就立即偏转。即偏转。更精确的研究推知，光电子更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过发射所经过的时间不超过109 秒秒（这个现象一般称作（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射光电子的瞬时发射”）。）。光电效应在极短的时间光电效应在极短的时间内完成内完成 (3)(3)具有瞬时性具有瞬时性阳极阳极阴极阴极：使光电流减小到零的反：使光电流减小到零的反向电压向电压+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光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子电子速度方向相反，光电子作减速运

5、动。若作减速运动。若最大的最大的初动能初动能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(4)(4)存在遏止存在遏止电压电压存在遏止电压存在遏止电压UCEEUFKAIIsUaOU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蓝光蓝光Ub光电效应实验表明：光电效应实验表明：1 1、只要频率高于截止频率，即使光强很、只要频率高于截止频率，即使光强很弱也有光电流，频率低于截止频率，无论弱也有光电流，频率低于截止频率，无论光强再大也没有光电流光强再大也没有光电流2 2、光强决定光电流

6、的大小。、光强决定光电流的大小。3 3、光电子的最大初动能与入射光频率呈线、光电子的最大初动能与入射光频率呈线性关系。（与光强无关）性关系。（与光强无关）4 4、光电效应具有瞬时性。而经典认为光能、光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上吸收能量要时间，即需要量分布在波面上吸收能量要时间，即需要能量积累的过程。能量积累的过程。1.关于极限频率的困难光是一种电磁波与事实矛盾电子就会从金属表面飞出来电子获得积累的能量足够大光的强度足够、照射时间足够长光的能量由光的强度（振幅）决定二二二二.光的波动说的困难光的波动说的困难光的波动说的困难光的波动说的困难2.关于光电效应瞬时性的困难光均匀照在

7、金属表面与事实矛盾从光照到打出光电子需要一定的时间电子的能量要有个积累的过程电子的能量逐渐增大3.关于光电子的最大初动能的困难光强越大与事实矛盾光电子的最初动能与光强有关而与频率无关飞出金属表面的动能越大电子获得的能量越大1.1.光子：光子：光本身就是由一个个不可分割光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的能量子组成的，频率为的的光的能量子为光的能量子为h。这些能量子。这些能量子后来被称为后来被称为光子光子。爱因斯坦的光子说爱因斯坦的光子说三三三三.爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程2.2.爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应

8、方程光电子最大初动能光电子最大初动能 金属的逸出功金属的逸出功 W0一个电子吸收一个光子的能量一个电子吸收一个光子的能量h后，一后，一部分能量用来克服金属的逸出功部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩，剩下的表现为逸出后电子的初动能下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即：，即：3.3.光子说对光电效应的解释光子说对光电效应的解释爱因斯坦方程表明，光电子的初动能爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率成线性关系，与光强无关。与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当只有当hW0时，才有光电子逸出，时，才有光电子逸出，就是光电效应的截止频率。就是光电效应的截止频率。电子一次性吸收光子的全部

9、能量，不电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。是瞬时发生的。对于同种颜色（频率相同）的光，光较对于同种颜色（频率相同）的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产强时，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。由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电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效应的实验规律,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，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

10、家们广泛承认，因为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。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，花了十年时间做美国物理学家密立根，花了十年时间做了了“光电效应光电效应”实验，结果在实验，结果在1915年证实了年证实了爱因斯坦方程，爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全一致，的值与理论值完全一致，又一次证明了又一次证明了“光量子光量子”理论的正确。理论的正确。爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效光电效应应的理论解释和对的理论解释和对理论理论物理学物理学的贡献的贡献获得获得19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖密立根由于密立根由于研究基本电荷研究基本电荷和和光电效应光电效应，特别是通过，特别是通过著名的油滴实验，证明电著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。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。