光的粒子性 8.ppt

;一、光的波动性 光是电磁波 理论证明：麦克斯韦的经典电磁场理论 实验验证：赫兹的电火花实验，发现电磁波的速度和光速相同。 其它实验证据： 1、光的干涉：托马斯·杨 2、光的衍射：菲涅耳 3、光的偏振：马吕斯 ;二、光电效应现象 把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。 这个现象说明了说明问题？ 结论：锌板在射线照射下失去电子而带正电。;光电效应： 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。 ;三、实验研究光电效应的规律 1、存在饱和电流 当A接正极，K接负极 时，控制入射光的强度一 定，使UAK从0开始增大， 观察到电流表的示数一开 始增大，到某一数值后就 不再增大。 这个最大电流就叫做 饱和电流。;对存在饱和电流的解释： K板逸出的电子向各个方向运动， 如果不加电压，很多电子无法到 达A板，无法形成较大电流。 加上电压后，越来越多的电子 到达A板，电流越来越大。 但是，如果所有电子都达到了 A板，继续增大电压，就无法 再增大电流。; 思考1：如果AK之间不加电压，电流是否为0？ 思考2：如何才能使电流为0？;2、存在遏止电压Uc （反向截止电压） 当A接负极，K接正极 时，控制入射光的强度一 定，使UKA从0开始增大， 观察到电流表的示数逐渐 减小到0。 电流刚减小到0时对应 的UKA叫做遏止电压Uc。;对存在遏止电压的解释： 加上反向电压后，电 子受到的电场力方向与运 动方向相反，电子减速。 如果反向电压足够大， 电子将无法达到A板。临界 的电压值即为遏止电压Uc。 其中，vc是所有光电子的最大初速度， 是光电子的最大初动能。;实验表明，对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。 光的频率v改变时，遏止电压Uc也会改变，这表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射??的强弱无关。; ;3、存在截止频率νc 当入射光的频率减小 到某一数值νc时，无论光 的强度多大，加上怎样的 电压，都不会有光电流。 这个临界频率叫做截 止频率或极限频率νc。 当入射光的频率低于 截止频率时不发生光电 效应。 实验表明，不同的金属 的截止频率不同。;4、光电效应的瞬时性 当入射光的频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。精确测量表明产生电流的时间不超过10-9s，即光电效应几乎是瞬时发生的。;光电效应中各相关物理量间的关系;四、光电效应的解释中的疑难;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10-9 S。;五、爱因斯坦的光电效应方程 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。 2、电子从金属中逃逸，需要克服阻力做功。使电子脱离金属所要做的最小的功，叫做金属的逸出功。 不同金属的逸出功是不同的。 3、一个电子一瞬间吸收一个光子的能量，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最大初动能Ek，即： 上式即为爱因斯坦的光电效应方程。 如果电子克服阻力做功大于逸出功，则逸出后电子的初动能小于最大初动能。; 光子说对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越 多，因而饱和光电流越大，所以，入射光频率一定时，饱和光 电流与光强成正比． (2)存在截止频率和遏止电压 爱因斯坦的光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频 率呈线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定， 与光强无关．光电效应方程同时表明，只有 hνW0时，才有光;思考1：同种频率的光射到同种金属上，增强入射光时，饱和电流、遏止电压分别如何变化？ 答案：饱和电流增大，遏止电压不变。 思考2：相同强度（单位时间内的能量）的单色光射到同种金属上，增加入射光的频率时，饱和电流、遏止电压分别如何变化？ 答案：饱和电流减小，遏止电压增大。 ;六、光电效应方程的图像： 1、外加电压和光电流的关系（同种金属） 光的强弱影响饱和电流 光的频