2光的粒子性PPT教学课件

1、定义：定义：当光当光(包括不可见光包括不可见光)的照射金属表面时，金属的照射金属表面时，金属中有电子逸出的现象叫做中有电子逸出的现象叫做光电效应光电效应。逸出的电子叫做光电子第1页/共30页VGAK阳极阳极阴极阴极(1)存在存在截止频率及瞬时性截止频率及瞬时性第2页/共30页VGAK阳极阳极阴极阴极实验表明：实验表明：光电子的最大初动能与入光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系。射光的频率成线性关系。第3页/共30页VGAK阳极阳极阴极阴极光照不变，增大光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。再增大，即达到饱和值。实验表明：实验表明：入射光

2、越强，饱和电流越入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光大，单位时间内发射的光电子数越多。电子数越多。第4页/共30页光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。不存在截止频率(1)存在存在截止频率问题截止频率问题（3）存在饱和电流）存在饱和电流(2)瞬时性问题瞬时性问题第5页/共30页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。爱因斯坦的光子说hE 第6页/共30页2.爱因斯坦的光电效应方程0WEhk0WhEk或或光电子最大初动能 金属的逸出功 W0221cekvmE 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，剩下的表

3、现为逸出后电子的初动能Ek，即：第7页/共30页3.光子说对光电效应的解释(1)存在存在截止频率及瞬时性截止频率及瞬时性VGAK阳极阳极阴极阴极0WhEk第8页/共30页 爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当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。光的波动理论。 美国物理学家密立根，花了十年时间做了美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效光电效应应”实验，结果在实验，结果在19151915年证实了爱因斯坦方程，年证实了爱因斯坦方程，h h 的的值与理论值完全一致，又一次证明了值与理论值

4、完全一致，又一次证明了“光量子光量子”理论理论的正确。的正确。第9页/共30页爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。第10页/共30页第11页/共30页1.光的散射光的散射光在介质中与物质微粒相互作用光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方因而传播方向发生改变向发生改变,这种现象叫做这种现象叫做光的散射光的散射2.康普顿效应 19231923年康普顿在做年康普顿在做 X X 射线通过物质散射的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

5、长相同实验时，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波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长有关，而与入射线波长和散射物质都无关和散射物质都无关。第12页/共30页第13页/共30页 第14页/共30页1.1.有力地支持了爱因斯坦有力地支持了爱因斯坦“光量子光量子”假设；假设； 2.2.首次在实验上证实了首次在实验上证实了“光子具有动量光子具有动量”的假设；的假设；3.3.证实了证实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

6、。 康普顿的成功也不是一帆风顺的，在康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于率的改变是由于“混进来了某种荧光辐混进来了某种荧光辐射射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后；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。来才认识到还要用动量守恒。康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。第15页/共30页hE hP动量、能量是描述粒子的动量、能量是描述粒子的, 频率、波长则是用来描述波的频率、波长则是用来描述波的能量能量光电效应；光电效应；动量动量康普顿效应康普顿效应第16页/共30页减弱光源，直到只剩下一个光子减弱光源

7、，直到只剩下一个光子图图4-3-3 4-3-3 光的双缝干涉光的双缝干涉第17页/共30页短短长长曝光时间曝光时间结论结论1 1、图片呈现、图片呈现杂乱无章的几杂乱无章的几个亮点个亮点清晰的显示了清晰的显示了光的光的粒子性粒子性2 2、亮点在感光片上、亮点在感光片上形成形成模糊的亮纹模糊的亮纹，形成了干涉，形成了干涉条纹。说明了条纹。说明了波动性是波动性是每一个光子的属性。每一个光子的属性。并且每一次光子落在亮并且每一次光子落在亮条纹的概率大，落在暗条纹的概率大，落在暗条纹处的概率小。条纹处的概率小。光是一种概率波光是一种概率波第18页/共30页1672T/年年1690186419051801

8、托马斯杨双缝干涉实验1814菲涅耳衍射实验赫兹电磁波实验1888赫兹发现光电效应牛顿微粒说牛顿微粒说占主导地位占主导地位波动说波动说渐成真理渐成真理.光的本性光的本性第19页/共30页（3）光子说对光电效应的解释（2）爱因斯坦的光电效应方程二、爱因斯坦的光电效应方程二、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：一、光电效应一、光电效应0WEhk三、康普顿效应三、康普顿效应hEhP四、波粒二象性四、波粒二象性（1）少量光子表现为粒子性（2）大量光子表现为波动性第20页/共30页1.1.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一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，用弧光灯照射锌板块锌

9、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，时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时这时( )( )A.A.锌板带正电，指针带负电锌板带正电，指针带负电B.B.锌板带正电，指针带正电锌板带正电，指针带正电C.C.锌板带负电，指针带正电锌板带负电，指针带正电D.D.锌板带负电，指针带负电锌板带负电，指针带负电练习练习第21页/共30页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.换用紫光照射练习练习第22页/共30页练习练习第23页/共30页练习练习第24

10、页/共30页练习练习6、在光电效应实验中、在光电效应实验中 （1）如果入射光强度增加，将产生什么结果？）如果入射光强度增加，将产生什么结果？（2）如果入射光频率增加，将产生什么结果？）如果入射光频率增加，将产生什么结果？7、用波长为、用波长为的单色光照射某金属逸出光电子的最的单色光照射某金属逸出光电子的最大初动能为用波长为大初动能为用波长为2的单色光照射该金属逸出电的单色光照射该金属逸出电子的最大初动能的子的最大初动能的n倍倍,则能使该金属发生光电效应的则能使该金属发生光电效应的最大波长是多少最大波长是多少?第25页/共30页第26页/共30页第27页/共30页9、波长为、波长为0.17m的紫外线照射至金属筒上能使其发射的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感强度为光电子，光电子在磁感强度为B的匀强磁场中，做最大半径的匀强磁场中，做最大半径为为r的匀速圆周运动时，已知的匀速圆周运动时，已知 rB=5.610-6Tm，光电子质，光电子质量量m=9.110-31Kg，电量，电量e =1.610-19C，求：，求： (1)每个光电子的最大初动能；每个光电子的最大初动能； (2)金属筒的逸出功金属筒的逸出功第28页/共30页10、康普顿效应证实了光