人教版高中物理选修性必修第三册4.4《光电效应》课件

1、光电效应新知导入新知导入锌板在照射下失去电子而带正电锌板在照射下失去电子而带正电 当光照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，当光照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为称为光电效应光电效应。 逸出的电子称为逸出的电子称为光电子光电子。新知讲解新知讲解一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律新知讲解新知讲解一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律 当入射光频率减小到某一数值c 时，A、K极板间不加反向电压，电流也为0。此时的光的频率c即为截止频率！1.1.截止频率截止频率理解：理解：1.金属要发生光电效应与入射光强强弱无关弱无关，只与频率有关频率有关。2.入射光频率低于截止频率

2、低于截止频率时，不光光照多强，金属都不会发生光电不会发生光电效应效应！不同金属的截止频率不同。不同金属的截止频率不同。截止频率与金属自身的性截止频率与金属自身的性质有关。质有关。新知讲解新知讲解一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律 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。2.2.饱和电流饱和电流理解：频率不变，入射光越强越强，饱和电流越大饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。新知讲解新知讲解一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律 当K、A间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值Uc时，光电流恰为0。Uc称截止电压。3.3.截止电压截止

3、电压理解：光电子克服电场力做功，到达A极板时速度刚好为零。同一种金属，截止电压只与光的频同一种金属，截止电压只与光的频率有关。率有关。光电子的最大初动能只与入射光的光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的强弱无关。频率有关，入射光的强弱无关。新知讲解新知讲解一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律 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只要入射光频率大于被照金属的极限频率极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转立即偏转。4.4.光电效应具有瞬时光电效应具有瞬时性性 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

4、射”）。新知讲解新知讲解一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律 1.对于任何一种金属，都有一个极限频率极限频率，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； 2.当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强越强，饱饱和电流越大和电流越大； 3.光电子的最大初动能与入射光的强度无关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； 4.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。总结：总结：新知讲解新知讲解二、光电效应经典解释中的疑难二、光电效应经典解释中的疑难逸出功逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种

5、金属的逸出功。几种金属的截止频率和逸出功几种金属的截止频率和逸出功新知讲解新知讲解二、光电效应经典解释中的疑难二、光电效应经典解释中的疑难p 光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。p 不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。p 光越强，光电子的初动能应该越大，所以截止电压Uc 应该与光的强弱有关。p 如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量。无法用经典的波动理论来解释光电效无法用经典的波动理论来解释光电效应。应。逸出功逸出功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。新知讲解新知

6、讲解三、爱因斯坦的光电效应理论三、爱因斯坦的光电效应理论 1.1.光子：光子： 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量子为h。这些能量子后来被称为光子光子。 2. 2.爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程或光电子最大初动能光电子最大初动能 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：金属的逸出功金属的逸出功 新知讲解新知讲解三、爱因斯坦的光电效应理论三、爱因斯坦的光电效应理论 4.4.光电效应理论的验证光电效应理论的验证新知讲解新知讲解四、康普顿效应和光子的动量四、康普顿效应和光子的动量 1.1.光的散

7、射光的散射 光束通过某些介质时，可以看到光的散射现象。 2. 2.康普顿效应康普顿效应 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。这种波长改变的散射称为康普顿效应。 经典理论无法解释康普顿效应。经典理论无法解释康普顿效应。 经典理论认为：物质中的电子会随入射光以相同的频率振动，并向外辐射，即散射光的频率与入射光频率相等。而无法解释有存在的实验规律。X-ray新知讲解新知讲解四、康普顿效应和光子的动量四、康普顿效应和光子的动量 3.3.康普顿效应的光量子理论康普

8、顿效应的光量子理论解释解释 （1）若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。 （2）若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。 （3）因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。新知讲解新知讲解四、康普顿效应和光子的动量四、康普顿效应和光子的动量 4.4.康普顿散射实验的意义康普顿散射实验的意义 （1）有力地支持了爱因斯坦“光量子光量子”假设。 （2）首次在实验上证实了“光子具有动量光子具有动量”的假设。 （3）证实

9、了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的能量守恒定律仍然是成立的。 康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射混进来了某种荧光辐射”；在计算中；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。康普顿于康普顿于19271927年获诺贝尔物理奖。年获诺贝尔物理奖。新知讲解新知讲解五、光的波粒二象性五、光的波粒二象性 光具有波动性，又有粒子性，即波粒

10、二象光具有波动性，又有粒子性，即波粒二象性。性。 光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏振现象。 光在与物质发生作用时表现出粒子性，如光电效应，康普顿效应。 光子光子能量：能量： 光子光子动量：动量： 关于光的本性问题，我们不应该在微粒说和波动说之关于光的本性问题，我们不应该在微粒说和波动说之间进行取舍，而应该把它们看作是光的本性的两种不同侧间进行取舍，而应该把它们看作是光的本性的两种不同侧面的描述。面的描述。粒子性粒子性波动性波动性课堂练习课堂练习1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，验电器的指针就张开一个角度，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课堂练习课堂练习2一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（ ）A延长光照时间B增大光束的强度C换用红光照射D换用紫光照射D课堂练习课堂练习3关于光子说的基本内容有以下几点，不正确的是（ ）A在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子B光是具有质量、能量和体积的物质微粒子C光子的能量跟它的频率成正比