人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性课件

§17.2光的粒子性

若用与丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近锌板，验电器的指针张角会变大。一、光电效应现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。

用导线将一块擦得很亮的锌板与不带电的验电器相连，当用弧光灯（或紫外线灯）照射锌板时，验电器指针张开。1887年赫兹在做电磁波实验时发现了后来被称为光电效应的现象。

照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，称为光电效应。光电子定向移动形成的电流叫光电流。逸出的电子称为光电子。1、什么是光电效应？

当光线经石英窗照在阴极K上时，K就发射光电子，在电路中形成光电流。阳极阴极2.光电效应的实验规律：

将两个电极（阴极K和阳极A）密闭在真空玻璃管中，（1）存在饱和电流现象：光照不变时，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。说明：光照条件一定时，单位时间内阴极K发射的电子数目是一定的。对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，饱和电流越大。阳极阴极实验还表明：—使光电流减小到零的反向电压。－++++++

一一一一一一v加反向电压，如右图所示：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。设所有光电子当中速率最大的为vc,那么它的初动能也最大，若现象：

U=0时，I≠0，说明：光电子具有初速度则所有光电子均不能到达A板，故不能形成光电流。即：I=0，式中UC即为遏止电压。(2)存在遏止电压和截止频率a.存在遏止电压UCEEUFKA说明：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。aIUOU黄光（强）黄光（弱）遏止电压兰光Ub光电流与电压的关系：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.光的频率改变时，遏止电压也会改变。实验还发现：b.存在截止频率c对于每种金属，都有相应确定的截止频率c。

可见：当入射光频率

>c

时，电子才能逸出金属表面，发生光电效应。当入射光频率

减小到某一数值c时，无论光强多大，即使不加反向电压，也无电子逸出金属表面。

c称为截止频率或极限频率。阳极A阴极K现象：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。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“光电子的瞬时发射”）。光电效应在极短的时间内完成。(3)具有瞬时性阳极A阴极K（德）勒纳德等人通过实验得出以下结论：

①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；②当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大；③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；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.

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。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。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。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√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.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。二.光电效应解释中的疑难1.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假说中得到了启发，他提出：三.爱因斯坦的光量子假设2.爱因斯坦的光电效应方程或——光电子最大初动能

——金属的逸出功

W0一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：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Ek与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当hν>W0时，才有光电子逸出，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对于同种颜色（频率相同）的光，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。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。思考与讨论：（课本P33）课本P33例题解析：由上面“思考与讨论”的结果可得：

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人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性遏止电压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人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性由以上分析可知：根据数据作Uc—ν图象即可求得遏止电压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人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性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练习人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性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人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性3.关于光电效应下述说法中正确的是()A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应D人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性人教版高中物理选修35第17章第2节光的粒子性1.学习可以彻底的改变自己，即使失去原来改变的条件，人也不会退回到原来的样子，因为经过“輮”。人已经脱离一个旧我，变成一个新我.2.这一段介绍了怎样学习，也就是学习的要素。荀子认为积累是学习的第一要素，也是学习的根本。学习可以达到奇妙的效果，可以“兴风雨”“生蛟龙”。“神明自得，圣心备焉”从人的角度，来说学习的效果。接着运用正反对比的手法来说明积累的效果，体现了荀子文章说理的生动性。3.家庭在西洋是一种界限分明的团体。在英美，家庭包括他和他的妻以及未成年的孩子。而在我们中国“家里的”可以指自己的太太一个人，“家门”可以指叔伯侄子一大批，“自家人”可以包罗任何要拉入自己的圈子，表示亲热的人物。4.这表示了我们的社会结构本身和西洋的不同，我们的格局不是一捆一捆扎清楚的柴，而是好像把一块石头丢在水面上所发生的一圈圈推出去的波纹，愈推愈远，愈推愈薄。每个人都是他社会影响所推出去的圈子的中心。被圈子的波纹所推及的就发生联系。5.在乡土社会里，地缘关系也是如此。每一家以自己的地位做中心，周围划出一个圈子，个圈子是“街坊”。可是这不是一个固定的团体，而是一个范围。范围的大小也要依着中心的势力厚薄而定。6.在这种富于伸缩性的网络里，随时随地是有一个“己”作中心的。这并不是个人主义，而是自我主义。在个人主义下，一方面是平等观念，指在同一团体中各分子的地位相等，个人不能侵犯大家的权利；一方面是宪法观念，指团体不能抹煞个人，只能在个人们所愿意交出的一分权利上控制个人。7.“画竹”是本文的线索，本文记述文与可画竹的情形