光电效应与光的量子说.ppt

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1、第十七章：波粒二象性第十七章：波粒二象性 第第2 2节节：光：光电电效效应应与光的量子与光的量子说说一一.光的本性之争光的本性之争微粒说微粒说 代表人物：代表人物：牛顿牛顿波动说波动说 代表人物：代表人物：惠更斯惠更斯托马斯托马斯杨杨光的干涉光的干涉菲涅尔菲涅尔光的衍射光的衍射马吕斯马吕斯光的偏振光的偏振麦克斯韦麦克斯韦预言了光是一种电磁波预言了光是一种电磁波赫兹赫兹实验证实了光是电磁波实验证实了光是电磁波波的特性波的特性二二.光电效应光电效应定义：定义：当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为称为光电效应光电效应。备注：备注：1、入

2、射光不仅包括可见光，还包括不可见光。比如红外、入射光不仅包括可见光，还包括不可见光。比如红外 线、紫外线等。线、紫外线等。2、逸出的电子称为、逸出的电子称为光电子光电子。3、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。三三.光电效应的实验规律光电效应的实验规律I II Is1s1U Uc1c1O OU U黄光黄光黄光黄光(强强)黄光黄光黄光黄光(弱弱弱弱)遏遏遏遏止止止止电电电电压压压压饱饱饱饱和和和和电电电电流流流流蓝蓝光光光光U Uc2c2I Is2s2I Is3s3四、波动说解释的困难四、波动说解释的困难1、遏止电压、遏止电压2、截止频率、截止频率3、瞬时性、瞬时

3、性4、饱和电流、饱和电流众多的疑难呼唤着新的观念、新的思想、新的理论。1.内容：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成由一个个不可分割的能量子组成。也就是说，。也就是说，频率为频率为 的的光是由大量光是由大量能能量为量为 =h 的的光子组成的粒子流光子组成的粒子流组成的，后来称为光子，这些光子沿组成的，后来称为光子，这些光子沿光的传播方向以光速光的传播方向以光速 c 运动运动。在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功消耗在电子逸出

4、功 W0，另一部分变为光电子逸出后的动能，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek。由能量守恒可得出：。由能量守恒可得出：2.爱因斯坦光电效应方程五、爱因斯坦的光量子假设五、爱因斯坦的光量子假设五、爱因斯坦的光量子假设五、爱因斯坦的光量子假设 W0 为电子逸出功，称为逸出功；为电子逸出功，称为逸出功；为光电子的最大初为光电子的最大初动能。动能。3.光子说对光电效应的解释(3)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时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。间，光电流自然几乎是瞬时发生的。(4)光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光光强较大时，

5、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。电子多，因而饱和电流大。(1)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 与入射光的频与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当率成线性关系，与光强无关。只有当 h W0 时，才有光时，才有光电子逸出，电子逸出，vc=W0/h 就是光电效应的截止频率就是光电效应的截止频率。(2)如果如果h W0，根据爱因斯坦光电效应方程，根据爱因斯坦光电效应方程那么逸出的光电子便具有初动能，给光电管加上反向电压，那么逸出的光电子便具有初动能，给光电管加上反向电压，当反向电压增大到一定值，使得光电子在反向电场中运动当反向电

6、压增大到一定值，使得光电子在反向电场中运动时克服电场力做功刚好把初动能消耗完，这个反向电压就时克服电场力做功刚好把初动能消耗完，这个反向电压就是遏止电压。是遏止电压。4.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“光电光电效应效应”实验，结果在实验，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 的值与理论值完全一致，又一次证明了的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子光量子”理理论的正确。论的正确。1.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照

7、射锌板时，验电器的指针就张开一验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时个角度，如图所示，这时()A.锌板带正电，指针带负电锌板带正电，指针带负电B.锌板带正电，指针带正电锌板带正电，指针带正电C.锌板带负电，指针带正电锌板带负电，指针带正电D.锌板带负电，指针带负电锌板带负电，指针带负电B2.一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是下列措施中可能使该金属产生光电效应的是()A.延长光照时间延长光照时间 B.增大光束的强度增大光束的强度 C.换用红光照射换用红光照射 D.换用紫光照射换用紫光照射D3、AA5、B六、康普顿效应六、康普顿效应