1、光的粒子性光的粒子性第一课时第一课时：光电效应：光电效应17世纪明确形成了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性对光学的研究从很早就开始了 表明锌板在光照射下失去电子而带正电。表明锌板在光照射下失去电子而带正电。一、光电效应现象一、光电效应现象一、光电效应现象一、光电效应现象 当光线当光线(包括不可见光包括不可见光)照射在金属表面时，照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为金属中有电子逸出的现象，称为光电效应光电效应。逸出的电
2、子称为逸出的电子称为光电子光电子。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 二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律电流表：电流表：测光电流的测光电流的大小大小电压表：电压表：测两极之间测两极之间的电压大小的电压大小滑动变阻器：滑动变阻器：改变两改变两极之间的电压大小极之间的电压大小二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验表明：实验表明：保持光频率、保持光频率、光强不变，增大光强不变，增大U UAKAK，G G表中电流达到某一值后表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和不再增大，即达到饱和值。值。保持光频率不变，增大保持光频率不变，增大光强，饱和电流增大光强，饱
3、和电流增大IOU UAKAKIs黄光（强）黄光（强）黄光（弱）黄光（弱）二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验结论实验结论1 1：1.1.存在饱和电流，入存在饱和电流，入射光越强，饱和电流射光越强，饱和电流越大，单位时间内发越大，单位时间内发射的光电子数越多。射的光电子数越多。二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律I0U UAKAKIs黄光（强）黄光（强）黄光（弱）黄光（弱）U UAKAK=0=0时，时，Is =0吗？说明了什么？吗？说明了什么？二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律使光电流减小到零的反使光电流减小到零的反向最小电压叫向最小电压叫遏止电压遏止电压遏止电压的大小表
4、明逸遏止电压的大小表明逸出电子的初动能大小出电子的初动能大小c221eUvmce思考：存在遏制电压说思考：存在遏制电压说明什么问题？明什么问题？二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验表明：实验表明：对于一定颜色（频率）对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样何，遏止电压都是一样的。且光的频率的。且光的频率v改变改变时，遏止电压也会改变。时，遏止电压也会改变。II黄光（黄光（强）强）黄光（黄光（弱）弱）遏遏止止电电压压蓝光蓝光1UU U2 2U U1 1二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验结论实验结论2：存在遏止电压存在遏止电压，且跟，且
5、跟光的频率有关光的频率有关，与光，与光强无关强无关，进而说明逸，进而说明逸出光电子的最大初动出光电子的最大初动能与光频率有关，与能与光频率有关，与光强无关光强无关II黄光（黄光（强）强）黄光（黄光（弱）弱）遏遏止止电电压压蓝光蓝光U二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验表明：实验表明：当入射光的频率减小到某一数值当入射光的频率减小到某一数值c时，没时，没有光电子发出。有光电子发出。实验结论实验结论3：存在截止频率，当入射光的存在截止频率，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。频率低于截止频率时不能发生光电效应。二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验表明：实验表明：产生光
6、电流的时间不超过产生光电流的时间不超过109s。即光电效应发生几乎是瞬时的即光电效应发生几乎是瞬时的实验结论实验结论4：光电效应具有瞬时性光电效应具有瞬时性三.看课本思考两个问题：看课本思考两个问题：1.什么是逸出功？什么是逸出功？2.经典电磁理论在哪些方便与实验结论矛盾？经典电磁理论在哪些方便与实验结论矛盾？使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功逸出功。以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。以无法用经典的波动理论来解释光电效应。三.实验结论实验结论经典电磁理论经典电磁理论入射光的越强，饱和电流入射光的越强
7、，饱和电流越大越大强度越大，逸出的光电强度越大，逸出的光电子数越多，光电流越大子数越多，光电流越大遏止电压遏止电压只与频率有关，只与频率有关，而与强度无关。而与强度无关。遏止电压遏止电压应与入射光的应与入射光的强度有关。强度有关。如果光较弱，只要积累如果光较弱，只要积累足够长时间，电子获得足够长时间，电子获得足够能量就会形成光电足够能量就会形成光电子子存在截止频率存在截止频率c 当入射光当入射光频率低于截止频率，不能频率低于截止频率，不能发生光电效应发生光电效应光电效应具有瞬时性光电效应具有瞬时性能量可以随时间积累能量可以随时间积累对比对比吻合吻合不不符符不不符符不不符符四.光量子假设：光子说
8、光量子假设：光子说光本身就是由一个个不光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，可分割的能量子组成的，频率为频率为的光的能量子的光的能量子为为hh。这些能量子后。这些能量子后来被称为来被称为光子光子。【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）四.光电效应方程光电效应方程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hh后，一部分能后，一部分能量用来克服金属的逸出功量用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸，剩下的表现为逸出后电子的初动能出后电子的初动能E Ek k，即：，即：或或
9、【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）四.对光电效应的实验现象解释：对光电效应的实验现象解释：【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）1 1、光电效应的实验结论是：对于某种金属光电效应的实验结论是：对于某种金属()A A无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应能产生光电效应B B无论光的频率多低，只要光照时
10、间足够长就能产无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应生光电效应C C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小子的最大初动能就越小D D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大子的最大初动能就越大ADAD【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）2 2、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验
11、条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光)，如图所示则可判断出，如图所示则可判断出()A A甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率B B乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长C C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能光电子最大初动能B B【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的
12、粒子性-公开课课件（推荐）爱因斯坦因为在光电效应方面的贡献获得爱因斯坦因为在光电效应方面的贡献获得1921年的年的诺贝尔物理学奖。密立根因为研究光电效应获得诺贝尔物理学奖。密立根因为研究光电效应获得1923年诺贝尔物理学奖，科学永无止境，未来由你们创造。年诺贝尔物理学奖，科学永无止境，未来由你们创造。【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）白天的天空各处都是亮的；航天员在大气外飞行时，尽白天的天空各处都是亮的；航天员在大气外飞行时，尽管太阳的光线耀眼刺目，其他地方的天空却是黑的，
13、甚至可管太阳的光线耀眼刺目，其他地方的天空却是黑的，甚至可以看见星星。这是为什么？以看见星星。这是为什么？【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做变，这种现象叫做光的散射光的散射。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时，发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，还有比入射线现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有
14、比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射有关，而与入射线波长和散射物质都无关。线波长和散射物质都无关。1.光的散射2.康普顿效应【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）3.康普顿散射的实验装置与规律晶体晶体光光 阑阑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)【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光
15、的粒子性-公开课课件（推荐）1.有力地支持了爱因斯坦有力地支持了爱因斯坦“光量子光量子”假设；假设；2.首次在实验上证实了首次在实验上证实了“光子具有动量光子具有动量”的假设；的假设；3.证实了证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。定律仍然是成立的。康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种混进来了某种荧光辐射荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。到还要用动量守恒。【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）2mcmcE E h hE E 2c ch hm m 动量能量是描述粒子的频率和波长则是用来描述波的2hhhpmcccc 【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）【名师示范课】部编版新高中物理选修-PPT课件 光的粒子性-公开课课件（推荐）
