光电效应与光的量子说更新.ppt

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1、光的光的认识过程程牛顿的微粒说牛顿的微粒说牛顿的微粒说牛顿的微粒说同时发生反同时发生反同时发生反同时发生反射和折射射和折射射和折射射和折射惠更斯的波动说惠更斯的波动说惠更斯的波动说惠更斯的波动说干涉衍射实干涉衍射实干涉衍射实干涉衍射实验难以实现验难以实现验难以实现验难以实现直线传播、反直线传播、反直线传播、反直线传播、反射、折射射、折射射、折射射、折射反射、折射、反射、折射、反射、折射、反射、折射、干涉、衍射干涉、衍射干涉、衍射干涉、衍射等现象等现象等现象等现象解释解释解释解释不清不清解释解释难点难点预言预言光波是电磁波、光波是电磁波、光波是电磁波、光波是电磁波、且是横波且是横波且是横波且是横

2、波?实验实验杨氏干涉杨氏干涉杨氏干涉杨氏干涉（双孔、双（双孔、双（双孔、双（双孔、双缝干涉）缝干涉）缝干涉）缝干涉）泊松亮斑泊松亮斑泊松亮斑泊松亮斑理论分析理论分析实验证实实验证实麦克斯韦电磁说麦克斯韦电磁说麦克斯韦电磁说麦克斯韦电磁说证实证实赫兹实验赫兹实验赫兹实验赫兹实验困难困难光电效应现象光电效应现象光电效应现象光电效应现象4.24.2光电效应与光的量子光电效应与光的量子说说用弧光灯照射擦得很用弧光灯照射擦得很亮的亮的锌板，板，(注意用注意用导线与不与不带电的的验电器器相相连），使），使验电 器器张角增大到角增大到约为 30度度时，再用与再用与丝绸磨擦磨擦过的的玻璃棒去靠近玻璃棒去靠近锌

3、板，板，则验电器的指器的指针张角角会会变大。大。1、光电效应现象、光电效应现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一、光一、光电效效应2、什么是光电效应、什么是光电效应一、光一、光电效效应 当光当光线照射在金属表面照射在金属表面时，金属中有，金属中有电子逸出的子逸出的现象，称象，称为光光电效效应。逸出的逸出的电子称子称为光光电子子。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（1 1）存在截止）存在截止）存在截止）存在截止频频率率率率 c c实验表明表明:对于于每种金属每种金属，都存在一，都存在一个个发生光生光电效效应所需的入射光的所需的入射光的最最小小频率率，称，称为该金

4、属的截止金属的截止频率率 c。当入射光当入射光频率率 c 时，电子才能子才能逸出金属表面；逸出金属表面；当入射光当入射光频率率 WW0 0时，才有光时，才有光电子逸出，电子逸出，就是光电效应的截止频就是光电效应的截止频率。率。电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。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，照射金属时产生的光电光强较大时，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。子多，因而饱和电流大。（3）光）光强越大，越大，饱和和电流越大？流越大？(1)存在截止存在截

5、止频率？率？(2)具有瞬具有瞬时性？性？(4)在光电流未达到最大在光电流未达到最大 值之前，因光电子尚未全部形成光电值之前，因光电子尚未全部形成光电流，电压越大，被吸引变成光电流的光电子越多流，电压越大，被吸引变成光电流的光电子越多总之，在理解光电效应规律时应特别注意以下几个关系：总之，在理解光电效应规律时应特别注意以下几个关系：决定着决定着决定着决定着（4）达到）达到饱和和电流前，光流前，光电管的管的电压越大，光越大，光电流越大？流越大？爱因斯坦光子假因斯坦光子假说圆满解解释了光了光电效效应，但当，但当时并未被物理学家并未被物理学家们广泛承广泛承认，因因为它完全它完全违背了光的波背了光的波动

6、理理论。由于由于爱因斯坦提出的光子假因斯坦提出的光子假说成功地成功地说明了光明了光电效效应的的实验规律律,荣荣获19211921年年诺贝尔物理学物理学奖。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，花了十年美国物理学家密立根，花了十年时间做了做了“光光电效效应”实验，结果在果在1915年年证实了了爱因斯坦方程，因斯坦方程，h 的的值与理与理论值完全一致，完全一致，又一次又一次证明了明了“光量子光量子”理理论的正确。的正确。爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效应光电效应的理论的理论解释和对解释和对理论物理学理论物理学的贡献的贡献获得获得1921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖密立

7、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4.24.2光电效应与光的量子光电效应与光的量子说说（第（第2 2课时）课时）爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程决定着决定着决定着决定着例1.一一验电器与器与锌板相板相连，用一紫外，用一紫外线灯照射灯照射锌板，关灯后，板，关灯后，验电器指器指针保持一定偏角保持一定偏角(1)现用一用一带负电的金属小球与的金属小球与锌板板接触，接触，则验电器指器指针偏角偏角将将_(填填“增大增大

8、”、“减小减小”或或“不不变”)(2)使使验电器指器指针回到零，再用相同回到零，再用相同强度的度的钠灯灯发出的黄光出的黄光照射照射锌板，板，验电器指器指针无偏无偏转那么，若改用那么，若改用强度更大的度更大的红外外线灯照射灯照射锌板，可板，可观察到察到验电器指器指针_(填填“有有”或或“无无”)偏偏转无无减小减小例例2.利用光利用光电管研究光管研究光电效效应实验如如图所示，用所示，用频率率为的可的可见光照射阴光照射阴极极K，电流表中有流表中有电流通流通过，则()A用紫外用紫外线照射，照射，电流表不一流表不一定有定有电流通流通过B用红光照射，电流表一定无电流通过用红光照射，电流表一定无电流通过C用

9、频率为用频率为的可见光照射的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过端时，电流表中一定无电流通过D用频率为用频率为的可见光照射的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向，当滑动变阻器的滑动触头向B端端滑动时，电流表示数可能不变滑动时，电流表示数可能不变D例例3.3.入射光照射到某金属表面上入射光照射到某金属表面上发生光生光电效效应，若入射，若入射光的光的强度减弱，而度减弱，而频率保持不率保持不变，那么，那么()A从光照至金属表面上到从光照至金属表面上到发射出光射出光电子之子之间的的时间间隔隔将明将明显减少减少B逸出的光逸出的光电子的最大初

10、子的最大初动能将减小能将减小C单位位时间内从金属表面逸出的光内从金属表面逸出的光电子数目将减少子数目将减少D有可能不有可能不发生光生光电效效应 B0由图线得到的物理量：由图线得到的物理量：1.1.截止频率截止频率2.2.逸出功逸出功3.3.普朗克常量普朗克常量使光使光电流减小到零的反向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速度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。若方向相反，光电子作减速运动。若最大的初最大的初最大的初最大的初动动能能能能U=0时，时，I

11、0，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EEUFKA0由图线得到的物理量：由图线得到的物理量：1.1.截止频率、逸出功截止频率、逸出功2.2.遏制电压、最大初动能遏制电压、最大初动能3.3.普朗克常量普朗克常量光光电子的子的最大初动能（或遏止电压）最大初动能（或遏止电压）与入射光的与入射光的强弱无关，只与弱无关，只与入射光入射光的的频率率有关，有关，频率越高，光率越高，光电子的子的最大初最大初动能越大。能越大。3.3.频率相同、强度不同的光，光电流与电压的关系：频率相同、强度不同的光，光电流与电压的关系：由图线得到的物理量：由图线得到的物理量：1.1.

12、遏止电压遏止电压2.2.最大初动能最大初动能3.3.饱和电流饱和电流IIsUaOU黄光（黄光（强）强）黄光（黄光（弱）弱）遏遏止止电压饱和和电流流Ub4.4.频率不同、光强的光，光电流与电压的关系：频率不同、光强的光，光电流与电压的关系：由图线得到的物理量：由图线得到的物理量：1.1.遏止电压遏止电压2.2.最大初动能最大初动能3.3.饱和电流饱和电流IIsUaOU黄光黄光遏遏止止电压饱和和电流流Ub蓝光蓝光光光强相同，相同，频率越大，率越大，光子数越少，光光子数越少，光电子子越少，越少，饱和和电流越小流越小例例4.4.如如图所示是某金属在光的照射下，光所示是某金属在光的照射下，光电子最大初子

13、最大初动能能Ek与入射光与入射光频率率的关系的关系图象，由象，由图象可知象可知()A该金属的逸出功等于金属的逸出功等于EB该金属的逸出功等于金属的逸出功等于h0C入射光的入射光的频率率为0时，产生的光生的光电子的最大初子的最大初动能能为ED入射光的频率为入射光的频率为20时，产生的光电子时，产生的光电子的最大初动能为的最大初动能为2E AB例例5.如如图所示，当所示，当电键K断开断开时，用光子能，用光子能量量为2.5 eV的一束光照射阴极的一束光照射阴极P，发现电流流表表读数不数不为零合上零合上电键，调节滑滑动变阻阻器，器，发现当当电压表表读数小于数小于0.60 V时，电流表流表读数仍不数仍不

14、为零当零当电压表表读数大于或数大于或等于等于0.60 V时，电流表流表读数数为零由此可零由此可知阴极材料的逸出功知阴极材料的逸出功为()A1.9 eV B0.6 eVC2.5 eV D3.1 eVA放大器放大器控制机构控制机构 可以用于自可以用于自可以用于自可以用于自动动控控控控制，自制，自制，自制，自动计动计数、自数、自数、自数、自动动报报警、自警、自警、自警、自动动跟踪等。跟踪等。跟踪等。跟踪等。光光电效效应在近代技在近代技术中的中的应用用1.1.1.1.光控光控光控光控继电继电器器器器可可可可对对微弱光微弱光微弱光微弱光线进线进行放行放行放行放大，可使光大，可使光大，可使光大，可使光电电流放大流放大流放大流放大10105 510108 8 倍，灵敏度倍，灵敏度倍，灵敏度倍，灵敏度高，用在工程、天文、高，用在工程、天文、高，用在工程、天文、高，用在工程、天文、科研、科研、科研、科研、军军事等方面事等方面事等方面事等方面。2.2.2.2.光光光光电电倍增管倍增管倍增管倍增管