1、第第172课第课第1课时课时光的粒子性光的粒子性问题：问题：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？识的发展过程？19世纪世纪60年代年代麦克斯韦麦克斯韦从理论上确认光是电磁波从理论上确认光是电磁波19世纪世纪80年代年代赫兹赫兹从实验上发现了电磁波的存在从实验上发现了电磁波的存在但是随后的实验却发现了光的另外一层不为人但是随后的实验却发现了光的另外一层不为人知的一面！知的一面！电磁波谱电磁波谱用弧光灯照射擦得很用弧光灯照射擦得很亮的锌板，亮的锌板，(注意用导注意用导线与不带电的验电器线与不带电的验电器相连），使验电相连），使验电 器张器张角增
2、大到约为角增大到约为 30度时度时，再用与丝绸磨擦过，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张，则验电器的指针张角会变大。角会变大。表明锌板在射线照射下表明锌板在射线照射下失去电子而带正电失去电子而带正电（1）在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象是指针明显较小，说明_锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果(2)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为观察不到指针的偏转，说明_可见光不能使锌板失去电子后续实验观察:一一 光电效应的实验规律光电效应的实验规律概念：什么是光电效应概念：什么是光电效应当光线当光线
3、(包括不可见光包括不可见光)照射在金属表面时，金属照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为中有电子逸出的现象，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说明：说明：光电效应中的光包括光电效应中的光包括不可见光不可见光和和可见光可见光光电效应中发射出来光电效应中发射出来的的光电子光电子，其本质还是其本质还是电子电子1 存在饱和电流存在饱和电流 实验规律一实验规律一 光照条件不变，增大光照条件不变，增大UAK，电流变读数增，电流变读数增大，当电压表读数超过某值时，大，当电压表读数超过某值时，A表中电流表中电
4、流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。达到某一值后不再增大，即达到饱和值。说明：在一定光照下，单位时间从K板逸出的电子数目是一定的，当电压超过某一值，所有电子都被A板吸收，电流达到饱和值。光的颜色不变，入射光越强，饱和电流越大！光的颜色不变，入射光越强，饱和电流越大！说明：同种色光，入射光越强，单位时间内的逸出光电子越多，饱 和电流越大实验规律二实验规律二2 存在遏止电压和截止频率存在遏止电压和截止频率当电压为当电压为0时，电流表仍有示数时，电流表仍有示数当当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰时
5、，光电流恰为为0。Uc称遏止电压。称遏止电压。说明：光电子有一定的初动能光电子的最大初动能：光电子的最大初动能：c221eUvmce 对于颜色（频率）一定的光，对于颜色（频率）一定的光，Uc均相同，和光的强弱无光均相同，和光的强弱无光，若颜色（频率）改变，则，若颜色（频率）改变，则Uc也改变也改变说明：光电子的能量仅与光的频率有关，与入射光的强弱无关实验规律三实验规律三3 无论入射光怎样微弱，只要频率超过截止频率，从光开始无论入射光怎样微弱，只要频率超过截止频率，从光开始照射到光电逸出所需时间照射到光电逸出所需时间 c 时，电子才能逸出金属表面；时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率当入射光频
6、率 WW0 0 时，才有光电子逸出，时，才有光电子逸出，c=WW0 0/h/h 就是光电效应的截止频率。就是光电效应的截止频率。电子电子一次性一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是光电流自然几乎是瞬时发生瞬时发生的。的。对于同种颜色（频率）的光，光强较大时，包含的对于同种颜色（频率）的光，光强较大时，包含的光子数光子数较多，照射金属时单位时间内产生的较多，照射金属时单位时间内产生的光电子光电子多，因而饱和电多，因而饱和电流大。饱和电流和光强成流大。饱和电流和光强成正比正比！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
7、家们广泛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家们广泛承认，因为它完全违背了光的承认，因为它完全违背了光的波动理论。波动理论。【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)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解的理论解释和对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根由于密立根由于研究基本电荷和研究基本电荷和光电效应光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明，特别是通
8、过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。电荷有最小单位。获得获得19231923年诺贝尔年诺贝尔物理学奖物理学奖光电效应显示了光的粒子性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，花了十年时间做了美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应光电效应”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”理论的正确。理论的正确。【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选
9、修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)Ek曲线.如图所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率的变化曲线.横轴上的截距是 纵轴上的截距是 ；斜率为 截止频率(或极限频率)逸出功的负值普朗克常量Uc曲线.如图所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率的变化曲线.横轴上的截距是 纵轴上的截距是 ；斜率为 h/e截止频率-W0/e【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)概念辨析概念辨析1.光电子的初动能与光电子的最大初动能(1)光照射到
10、金属表面时，光子的能量金部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能(2)只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。2.光子的能量与入射光的强度光子的能量即一个光子的能量，其值为Eh (为光子的频率)，可见,光子的能量由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到单位面积上的总能量，等于光子能量h 与入射光子数n的乘积，即光强等于n h .【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT
11、)【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)3光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。4 光的强度与饱和光电流饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)【全国百强校】河南省洛
12、阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)例例1(多选)如图所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()A.用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B.用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转C.锌板带的是负电荷D.使验电器指针发生偏转的是正电荷解析将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板解析将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光弧光灯发出紫外线灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电一步研究表明锌板带正电.这说明在紫外线的
13、照射下，锌板中有一这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A A、D D正确正确.红光不能红光不能使锌板发生光电效应使锌板发生光电效应.答案答案AD【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)例例2入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将
14、减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D.有可能不发生光电效应解析解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误.入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误.入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也减少，故选项C正确.入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误.答案答案C【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修
15、3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)例例3如图所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零.合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数仍不为零.当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为()A.1.9 eV B.0.6 eV C.2.5 eV D.3.1 eV解析解析由题意知光电子的最大初动能为EkeUc0.6 eV所以根据光电效应方程EkhW0可得W0hEk(2.50.6)eV1.9 eV答案答案A【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性
16、 课件(共23张PPT)【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)洛阳市第一高级洛阳市第一高级中学中学【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)【全国百强校】河南省洛阳市第一高级中学高中物理选修3-5 17.2光的粒子性 课件(共23张PPT)1.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约2.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单位水体该鱼的产量有可能相同3.物体的两个分运动是直线运动，则它们的合运动一定是直线运动4.若两个互成角度的分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动，则合
17、运动一定是曲线运动5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实验研究中发现，低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进切段中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素促进切段细胞伸长的作用。6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实验研究中发现，低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进切段中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素促进切段细胞伸长的作用。7.先用低倍镜找到叶肉细胞，然后换用高倍镜观察。注意观察叶绿体随着细胞质流动的情况，仔细看看每个细胞中细胞质流动的方向是否一致致。8.内质网以类似于“出芽”的形式形成具有膜的小泡，小泡离开内质网
18、，移动到高尔基体与高尔基体融合，成为高尔基体的一部分。高尔基体又以“出芽”方式形成小泡，移动到细胞膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。9.使细胞具有一个相对稳定的内部环境。在物质的运输与交换及信息传递中起决定性作用。10.核糖体普遍分布在原核细胞和真核细胞中，因此根据核糖体的有无不能确定这些生物的类别。11.汗液的主要成分是水，也含有无机盐和尿素等物质。酷暑季节，室外作业的工人出汗多，水、无机盐被排出，造成体内水、无机盐的含量减少。失水过多，会脱水而危及生命。生物体内无机盐离子必须保持一定的比例，这对维持细胞内的渗透压和酸碱平衡很重要，这是生物体进行正常生命活动必要的条件。大量出汗后，除补充水分外，还应该补充无机盐，所以应喝盐汽水。
