光的粒子性公开课PPT课件

光的粒子性 第一课时 光电效应 教学目标 1 通过实验了解和掌握光电效应的实验规律 2 知道爱因斯坦光电效应方程以及意义 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 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 一 光电效应现象 一 光电效应现象 当光线 包括不可见光 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 二 光电效应的实验规律 电流表 测光电流的大小电压表 测两级之间的电压大小滑动变阻器 改变两级之间的电压大小 二 光电效应的实验规律 实验表明 当入射光的频率减小到某一数值 c时 没有光电子发出 实验结论1 存在截止频率 当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应 二 光电效应的实验规律 实验表明 产生光电流的时间不超过10 9s 即光电效应发生几乎是瞬时的实验结论2 光电效应具有瞬时性 二 光电效应的实验规律 实验表明 保持光频率 光强不变 增大UAK G表中电流达到某一值后不再增大 即达到饱和值 保持光频率不变 增大光强 饱和电流增大 I O UAK Is 黄光 强 黄光 弱 二 光电效应的实验规律 实验结论3 1 存在饱和电流 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 二 光电效应的实验规律 I 0 UAK Is 黄光 强 黄光 弱 UAK 0时 Is 0吗 说明了什么 二 光电效应的实验规律 使光电流减小到零的反向最小电压叫遏止电压 遏止电压的大小表明逸出电子的初动能大小 二 光电效应的实验规律 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 且光的频率v改变时 遏止电压也会改变 I I 黄光 强 黄光 弱 遏止电压 蓝光 U2 U1 二 光电效应的实验规律 实验结论4 存在遏止电压 且跟光的频率有关 与光强无关 进而说明逸出光电子的最大初动能与光频率有关 与光强无关 I U 三 光电效应解释中的疑难 看课本思考两个问题 1 什么是逸出功 2 经典电磁理论在哪些方面与实验结论矛盾 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 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 三 光电效应解释中的疑难 实验结论 经典电磁理论 入射光的越强 饱和电流越大 强度越大 逸出的光电子数越多 光电流越大 遏止电压只与频率有关 而与强度无关 遏止电压应与入射光的强度有关 如果光较弱 只要积累足够长时间 电子获得足够能量就会形成光电子 存在截止频率 c当入射光频率低于截止频率 不能发生光电效应 光电效应具有瞬时性 能量的可以随时间积累 对比 吻合 不符 不符 不符 四 爱因斯坦的光电效应方程 1 光量子假设 光子说 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的 频率为 的光的能量子为h 这些能量子后来被称为光子 我来了 四 爱因斯坦的光电效应方程 2 光电效应方程 一个电子吸收一个光子的能量h 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 四 爱因斯坦的光电效应方程 3 对光电效应的实验现象解释 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 对于任何一种金属 都有一个极限频率 入射光的频率必须大于这个极限频率 才能发生光电效应 低于这个频率就不能发生光电效应 入射光照到金属上时 光电子的发射几乎是瞬时的 一般不超过10 9秒 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 当入射光的频率大于极限频率时 光电流的强度与入射光的强度成正比 1 光电效应的实验结论是 对于某种金属 A 无论光强多强 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B 无论光的频率多低 只要光照时间足够长就能产生光电效应C 超过极限频率的入射光强度越弱 所产生的光电子的最大初动能就越小D 超过极限频率的入射光频率越高 所产生的光电子的最大初动能就越大 AD 2 在光电效应实验中 飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线 甲光 乙光 丙光 如图所示 则可判断出 A 甲光的频率大于乙光的频率B 乙光的波长大于丙光的波长C 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 B 谢谢大家 爱因斯坦因为在光电效应方面的贡献获得1921年的诺贝尔物理学奖 密立根因为研究光电效应获得1923年诺贝尔物理学奖 而我们在自然科学领域诺奖还是空白 科学永无止境 未来由你们创造 课堂小结