17.2《光的粒子性》ppt课件.ppt

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17.2《光的粒子性》ppt课件

* 第十七章 波粒二象性 第二节 光的粒子性 人教版选修3-5 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),使验电器张角增大到约为 30度时,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。 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 一、光电效应的实验规律 当光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为光电效应。逸出的电子称为光电子。 光电子定向移动形成的电流叫光电流. 1、什么是光电效应 2、光电效应实验规律 (1)存在饱和电流 光照不变,增大UAK,G表中电流达到某一值后不再增大,即达到饱和值。 因为光照条件一定时,K发射的电子数目一定。 实验表明: 入射光越强,饱和电流越大,单位时间内发射的光电子数越多。 阳极 阴极 :使光电流减小到零的反向电压 - + + + + + + 一 一 一 一 一 一 v 加反向电压,如右图所示: 光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反,光电子作减速运动。若 最大的初动能 U=0时,I≠0, 因为电子有初速度 则I=0,式中UC为遏止电压 (2) 存在遏止电压和截止频率 a.存在遏止电压UC E E U F K A I I s U a O U 黄光( 强) 黄光( 弱) 光电效应伏安特性曲线 遏 止 电 压 饱 和 电 流 兰光 U b (2) 存在遏止电压和截止频率 实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率? 改变是,遏止电压也会改变。Z x xk a.存在遏止电压UC 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,与入射光的强弱无关。 b. 存在截止频率?c 对于每种金属,都相应确定的截止频率?c 。 当入射光频率? ?c 时,电子才能逸出金属表面; 当入射光频率? ?c时,无论光强多大也无电子逸出金属表面。 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”)。 (3) 具有瞬时性 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。 逸出功W0 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。 光越强,逸出的电子数越多,光电流也就越大。 ①光越强,光电子的初动能应该越大,所以遏止电压UC应与光的强弱有关。 ② 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。 ③ 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,这个时间远远大于10 S。 -9 √ 实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,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。 二、光电效应解释中的疑难 1、光子: 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。 爱因斯坦的光子说 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发,他提出: 三、爱因斯坦的光电效应方程 2、爱因斯坦的光电效应方程 1、光子: 或 ——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: 3、光子说对光电效应的解释 ①爱因斯坦方程表明,光电子的初动能Ek与入射光的频率成线性关系,与光强无关。只有当hνW0时,才有光电子逸出, 就是光电效应的截止频率。 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对于频率相同的光,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。 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,h 的值与理论值完全一致,又一次证明了“光量子”理论的正确。 爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖 密立根由于研究基本电荷和光电效应,特别是通过著名的油滴实验,证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖 思考与讨论 1、光的散射 光在介质中与物质微

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