光的粒子性(公开课)课件.pptVIP

第十七章波粒二象性第二节光的粒子性

一、光电效应现象点击演示：光电效应实验：在紫外线的照射下，有电子从锌板飞出，锌板带了正电。用紫外线照射锌板可清楚看到：灵敏验电器指针张开金属在光（包括不可见光）的照射下，从表光电效应面逸出电子的现象叫发射出来的电子叫光电子光电子定向移动形成的电流叫光电流

下面我们来继续探讨二、光电效应的基本规律1、存在着饱和电流2、存在着遏止电压和截止频率3、效应具有瞬时性

单色光1、存在着饱和电流阴极阳极光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。AKGV因为光照条件一定时，K发射的电子数目一定。R实验表明：入射光越强，饱和电流越大；入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。

2、存在着遏止电压和截止频率(1)存在遏止电压Uc:使光电流减小到零的反向电压UU=0时，I≠0，因为电子有初速度加反向电压，如右图所示：一一v一一一一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－则I=0，式中UC为遏止电压最大的初动能

我们来看如图所示的实验：单色光阴极阳极当图中电流表G的读数为0时，伏特表V的读数就是下式中的“Uc”。AKGVR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.

2、存在着遏止电压和截止频率(2)存在截止频率νc:科学家曾做过类似于左图的实验，他们用不同的单色光照射某种金属，看看哪些频率的光照射时能产生光电效应。再用不同的单色光照射别的金属，又看看哪种频率的光照射时产生光电效应。经研究后发现：任何一种金属，都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。不同金属的截止频率不同。

3、效应具有瞬时性实验结果：即使入射光的强度单色光非常微弱，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。AKG更精确的研究推知，光电子发－9射所经过的时间不超过10秒VR（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

三、光电效应解释中的疑难逸出功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。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。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.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10S。-9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。

四、爱因斯坦的光电效应方程光本身就是由一个个不可分割的（1）光子：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：

四、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：（2）爱因斯坦的光电效应方程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：或——光电子最大初动能W0——金属的逸出功

（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E与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只k有当hνW时，才有光电子逸出，0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。

思考与讨论课本P33

练习课本例题P36分析由上面讨论结果可得：对于一定金属，逸出功W0是确定的，电子电荷e和普朗克常量h都是常量。所以遏止电压UC与光的频率ν之间是线性关系即：Uc—ν图象是一条斜率为的直线

课本例题P36练习分析由上面讨论结果可得：遏止电压Uc与光电子的最大初动能Ek有关Ek越大，Uc越高；Uc为零，Ek为零，即没有光电子所以与遏止电压Uc=0对应的频率应该是截止频率νc

由以上分析可知：遏止电压Uc=0对应的频率就是截止频率νcUc—ν图象是一条斜率为的直线根据数据作Uc—ν图象即可求得

五、康普顿效应1.光的散射光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射2.康普顿效应1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。

3、康普顿散射的实验装置与规律：X射线管晶体