1、17.2光的粒子性德国物理学家赫兹于德国物理学家赫兹于18871887年发现年发现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），则发现验电 器张角增大，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。说明锌板带正电。锌板在光线照射下失去电子带上正电光电流：一、光电效应现象一、光电效应现象光电效应：在光的照射下，电子从物体表面逸出的现象。光电子：光电子定向移动形成的电流。光电子定向移动形成的电流。光电效应中逸出的电子称为光电子。研究光电效应主要是要解决以下问题：（3）当光照射到金属表面时，从金属表面逸出来的光电子数和什么因素有关；（2）光电子的初动能由什么因素决定
2、；（1）产生光电子的条件是什么；（4）如何从理论上解释光电效应。：二、光电效应的实验规律二、光电效应的实验规律人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt经研究后发现：经研究后发现：(1)存在极限存在极限频率频率VGAK阳极阳极阴极阴极人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt光照强度不变，增大光照强度不变，增大UAK，G表表中电流达到某一值后不再增大，中电流达到某一值后不再增大，这个最大值称作饱和值。这个最大值称作饱和值。因为光照强度一定时，因为光照强度一
3、定时，K发射发射的电子数目一定。的电子数目一定。实验表明：实验表明：入射光越强，单位时间内发射的光入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，饱和电流越大。电子数越多，饱和电流越大。VGAK阳极阳极阴极阴极人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt遏止电压遏止电压：使光电流减小到零的最小反向电压使光电流减小到零的最小反向电压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c221eUvmcecv速率最大
4、设为因为光电子有初速度，U=0时，时，I0，则则I=0，式中，式中UC称为称为遏止电压遏止电压(3)存在存在遏止电压遏止电压EEUFKA人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张pptVGAK阳极阳极阴极阴极光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线UaOU遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流Ub（强）（强）IIs黄光（黄光（强）强）黄光（黄光（弱）弱）兰光兰光存在存在遏止电压遏止电压UC，说明光电子的，说明光电子的初动能初动能存在最大值。存在最大值。入射光强度越大，饱和光电流越大入射光强度越大，饱和光电流越大人教版选修3-5第十七章第
5、二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt对于一定频率的光，无论光对于一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压是一定的强弱如何，遏止电压是一定的。只有光的频率改变时，遏的。只有光的频率改变时，遏止电压才会改变。止电压才会改变。遏止电压由入射光频率决定。遏止电压由入射光频率决定。c221eUvmceVGAK阳极阳极阴极阴极实验结果：即使入射光的强度实验结果：即使入射光的强度非常微弱，非常微弱，电流电流表指针也几乎是随着入射光照表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。射就立即偏转。更精确的研究推知，光电子发更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过射
6、所经过的时间不超过10109 9 秒秒（这个现象一般称作（这个现象一般称作“光电子光电子的瞬时发射的瞬时发射”）。）。(4)具有瞬时性具有瞬时性VGAK阳极阳极阴极阴极 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。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。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压压UC应与光的强弱有关。应与光的强弱有关。不管光的
7、频率如何，只要光足够强，电子都可获不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于这个时间远远大于10-9S。实验表明实验表明:对于一定颜色对于一定颜色(频率频率)的光的光,无论光的强弱如何无论光的强弱如何,遏止电压是一样的遏止电压是一样的.温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表
8、面层的引力作用，电子要从金属中挣到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。脱出来，必须克服这个引力做功。光本身就是由一个个不可分光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为割的能量子组成的，频率为的光的能量子为的光的能量子为h。这些能。这些能量子后来被称为量子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hE 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：了启发，他提出：三、光电效应的理论解释1.爱因斯坦的光子说三、光电效应的理论解释2.爱因斯坦的光电效应方程1905年（爱因斯坦的奇迹年），关于光的产生和转化的一个试探性观
9、点212ochWmv光子能量逸出功最大初动能光电效应方程光电效应方程人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt三、光电效应的理论解释3.光电效应的解释条件=Wh为截止频率，小于截止频率则不能发生光电效应。最大初动能2012cmvhW，可见频率越大，最大初动能越大。单位时间逸出电子个数增加光强，单位时间内入射的光子数增加吸收光子的电子数增加，逸出电子数增加时间hh能量足够，立即吸收，马上逸出；能量不足，马上传递给其他粒子，不能累积。212ochWmv人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七
10、章第二节课：光电效应 27张ppt三、光电效应的理论解释4.爱因斯坦光子说的验证密里根耗费了十年的时间，通过大量实验测密里根耗费了十年的时间，通过大量实验测量光电效应方程中的几个物理量，并由此计量光电效应方程中的几个物理量，并由此计算普朗克常量算普朗克常量h，然后与黑体辐射得到的，然后与黑体辐射得到的h相相比较，来验证爱因斯坦方程的正确性。比较，来验证爱因斯坦方程的正确性。结果：在1915年证实了爱因斯坦的光电效应方程中h的值与理论值在误差范围内完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。光子说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家光子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
11、为它完全违背了光的波动理论。们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt2c21cevmeU2012cceUmvhW212ochWmv0cWhUeecUCsKCu0Uo光子说的验证原理：人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt爱因斯坦由于对光电效爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论应的理论解释和对理论物理学的贡献获得物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖密立根由于研究基本电荷密立根由于研究基本
12、电荷和光电效应，特别是通过和光电效应，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。获得荷有最小单位。获得19231923年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt放大器放大器控制机构控制机构K1K2K3K4K5KA。人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt光的粒子性光的粒子性一、光电效应的基本规律一、光电效应的基本规律1.光电效应现象光电效应现象2.光电效应实验规律光电效应实验规律1.1.在光电效
13、应的实验中，原来不带电的在光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，这时度，如图所示，这时()()A.A.锌板带正电，指针带负电锌板带正电，指针带负电B.B.锌板带正电，指针带正电锌板带正电，指针带正电C.C.锌板带负电，指针带正电锌板带负电，指针带正电D.D.锌板带负电，指针带负电锌板带负电，指针带负电B练习练习2.2.一束黄光照射到某金属表面上时，不一束黄光照射到某金属表面上时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属
14、产生光电效应的是该金属产生光电效应的是()()A.A.延长光照时间延长光照时间B.B.增大光束的强度增大光束的强度C.C.换用红光照射换用红光照射D.D.换用紫光照射换用紫光照射D练习练习练习练习B练习练习3sJ 431063.6hJ100.332106.0100.31063.6hh18-6834c人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt练习练习D人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt人教版选修3-5第十七章第二节课：光电效应 27张ppt
