学教科版选修35 4.2光电效应与光的量子说 课件（5）（17张）.ppt

4 2光电效应与光的量子说 整理编辑 向睿 高中物理 选修3 5 教科版 一 光电效应 19世纪末 人们发现当光照射在金属表面上时 金属中的电子会因吸收光的能量而溢出金属表面 这种现象称为光电效应 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 石英窗 光线经石英窗照在阴极上 便有电子逸出 光电子 光电子在电场作用下形成光电流 1 光电效应实验 为什么在紫外线的照射下锌板中的电子会跑出来呢 2 尝试解释光电效应现象 改用其它的光来照射会不会照射出电子 改变照射光的强弱会不会影响光电子量 改用其他的材料会不会射出电子 每一种金属对应一种光的最小频率v0 叫做光电效应的截止频率 又称极限频率 入射光的频率必须大于或者等于这个截止频率 才能发生光电效应 低于这个频率就不能发生光电效应 当入射光的频率大于截止频率时 入射光越强 光电子越多 光电流越大 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 只随着入射光的频率增大而增大 光电效应的发生几乎是瞬时的 时间不超过10 9s 勒纳德等人通过实验得出以下结论 二 光的波动说的困难 关于光的本性 历史上存在着粒子说与波动说的长期的争论 18 19世纪 由于光的干涉 衍射现象的发现 光的波动说在物理学中占据了主导地位 人们已经认识到光是一种电磁波 按照光的波动说 当光照射到金属表面时 金属中的电子会从入射光中持续吸收能量 只有当能量积累到一定量值时 按波动理论计算竟需要几分钟或更长的时间 电子才能从金属表面逃逸出来 显然 在光电效应问题上 光的波动说遇到了巨大的困难 17世纪明确形成了两大对立学说 牛顿 惠更斯 微粒说 波动说 19世纪初证明了波动说的正确性 由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风 19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说 光具有粒子性 对光学的研究 从很早就开始了 三 光量子概念的提出光电效应方程 爱因斯坦把普朗克的能量子概念推广到光电效应的研究中 提出了光量子概念 简称光子 1 爱因斯坦的光量子假说 在空间传播的光不是连续的而是一份一份的 每一份叫做一个光子 光子的能量跟它的频率成正比 即 h 表示光的频率 h叫普朗克常量 h 6 63 10 34焦耳 秒 在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量 一部分消耗在电子逸出功w 另一部分变为光电子逸出后的动能 由能量守恒可得 2 爱因斯坦光电效应方程 3 光子说对光电效应的解释 爱因斯坦方程表明 光电子的初动能ek0与入射光的频率成线性关系 与光强无关 只有当h w0时 才有光电子逸出 就是光电效应的截止频率 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 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 光电效应的历史发展 1887赫茲 h hertz 发现光电效应现象 1899j j 汤姆森 j j thomson 1856 1940 测量光电流的荷质比 肯定光电流和阴极射线都是高度运动的电子 1906年获诺贝尔奖 1900雷纳 lenard 1862 1947 发现改变光强对截止电压无影响 1905年获诺贝尔奖 1905愛因斯坦 einstein 提出光子理论和光电方程 直到密立根实验证实了光电方程 光子理论才开始被人们接受 1921年获诺贝尔奖 1904 1916密立根 millikan 1868 1953 美 历经十多年 终于证实爱因斯坦的光子说和光电方程 并测得普朗克常数 1923年获诺贝尔奖 四 光电效应在近代技术中的应用 可以用于自动控制 自动计数 自动报警 自动跟踪等 1 光控继电器 可对微弱光线进行放大 可使光电流放大105 108倍 灵敏度高 用在工程 天文 科研 军事等方面 2 光电倍增管 学习知识要善于思考 思考 再思考 我就是靠这个方法成为科学家的 爱因斯坦 1 三种不同的入射光线甲 乙 丙分别照射在三种不同的金属a b c上 均恰能使金属中逸出光电子 已知三种光线的波长 甲 乙 丙 则 a 用三种入射光照射金属a 均可发生光电效应b 用三种入射光照射金属c 均可发生光电效应c 用入射光甲和乙同时照射金属c 可能发生光电效应d 用入射光甲照射金属b 可能发生光电效应 a 2 用绿光照射一光电管能产生光电效应 欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大应 a 改用红光照射b 增大绿光的强度c 增大光电管上的加速电压d 改用紫光照射 d 挑战自我 3 在演示光电效应的实验中 原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连 用弧光灯照射锌板时 验电器指针张开一个角度 如图所示 这时 a 锌板带正电 指针带负电b 锌板带正电 指针带正电c 锌板带负电 指针带正电d 锌板带负电 指针带负电 b 4 若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应 则下列哪一种方法可能使该金属发生光电效应 a 增大入射光的强度b 增加光的照射时间c 改用黄光照射d 改用紫光照射 c 5 在光电效应实验中 1 如果入射光强度增加 将