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科学的转折：光的粒子性 第一课时：光电效应 练习1： 某金属在绿光照射时无光电子逸出，采用下列哪个措施才可能逸出光电子？（ ） A、改用一束红光照射 B、改用一束紫光照射 C、延长光照时间 D、增大入射光强度 * 回顾： 光的衍射、干涉现象说明光是一种波 光的偏振现象说明光是一种横波 光具有波动性 疑惑： 光具有粒子性？ 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 1.什么是光电效应 （1）存在截止频率 (当入射光的频率大于等于截止频率时，才能发生光电效应现象。注意：截止频率由金属决定） (2)存在逸出功W0,,由金属决定 发生光电效应的条件 光电子逸出的原因 演示实验 （3）入射光频率不变时，入射光越强，光电流越大。 阴极 阳极 实验改进：应用光电管 一.光电效应的实验规律 提问：如果入射光强度没变，我增大正向电压，光电流会增大吗？如果会，它会无限制地增大吗？ 一开始正向电压增大，光电流增大，但当电压达到一定值是，光电流不再增大，达到饱和，所以存在饱和电流 入射光越强，饱和电流越大，是因为入射光越强，单位时间内逸出的光电子数目越多 阴极 阳极 F － + + + + + + 一 一 一 一 一 一 v 一.光电效应的实验规律 (3)存在遏止电压 E E U F K A 提问：如果A.K两极加的电压为0，电路中的电流为0吗？ 怎样才能使电路中的电流为0呢？ 加反向电压，使光电流减为0 为遏止 电压 最大的初动能 有 （3）入射光越强， 饱和电流越大 一.光电效应的实验规律 思考： （1）纵轴和横轴代表什么物理意义？ （2）曲线与横轴的交点代表什么意义？ （4）遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，光电子的能量只与入射光的频率有关。 实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。 更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9 秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。 光电效应在极短的时间内完成 一.光电效应的实验规律 (4)具有瞬时性 光电效应解释中的疑难 矛盾 实验规律 光的电磁理论解释 遏止电压与入射光的频率有关，与光强无关 要发生光电效应就必须存在截止频率 入射光越强，光电流越大 光电流几乎瞬时产生 能解释 矛盾 矛盾 光越强，光电子动能越大，遏止电压越大 只要光够强，电子就可以获得只够的能量，就能逸出金属表面，所以光电效应的发生无需截止频率 如果光很弱，应该需要很长的时间才能逸出金属表面，时间远远大于 课堂检验 B 练习2： 用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则（ ） A、逸出的光电子数减少，遏止电压不变 B、逸出的光电子数减少，遏止电压减小 C、逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小 D、逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变 E 、饱和电流减小，金属的逸出功减小 课堂检验 AD 爱因斯坦来了 普朗克的能量子假设：电磁波吸收和辐射的能量是一份 一份的，这个不可再分的最小能量值 叫做能量子， （1）爱因斯坦的光量子假设：不仅如此，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成，频率为 的光的能量子为 ，后来这些能量子被称为光子 他不是简单的移用，而是一种大踏步的进步，并提出了光子的概念 （2）爱因斯坦的光电效应方程 ——光电子最大初动能 ——金属的逸出功 W0 一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即： 三.爱因斯坦的光量子假设 （3）光子说对光电效应的解释 ②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。 ③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。 ①爱因斯坦方程 表明，光电子的最大初动能Ek与入射光的频率有关，与光强无关。只有当hν≥W0时，才有光电子逸出，根据 得 就是光电效应的截止频率。 由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。 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波动理论。 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“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，