光的粒子性50257.ppt

1、光的粒子性质，教学目标，理解光电效应及其实验规律，感受基于实验的科学研究方法，了解爱因斯坦光电效应方程及其意义，感受科学家在面临科学困难时的创新精神，理解康普顿效应及其意义，教学重点，光电效应实验规律，教学难点，爱因斯坦光电效应方程及其意义，光的本质研究史，T/年，1672，牛顿粒子理论，惠更斯波理论，牛顿粒子理论在1690年占主导地位， 托马斯杨的双缝干涉实验，菲涅耳衍射实验，麦克斯韦电磁理论，1864，1888，赫兹电磁波实验，波动理论逐渐成为现实，赫兹在1905年发现了光电效应。知道什么是光电效应，知道光电效应中金属的正电荷及其检验方法，知道光电子的概念，光电效应，光电效应现象，光电效应

2、演示实验：光电效应：当光照射在金属表面时，有电子从金属中逸出，称为光电效应。 光电的，光电效应中逃逸的电子叫做光电子，光电流，光电子定向运动形成的电流叫做光电流，光电效应现象，光电子逃逸后金属带什么样的电荷？应该如何测试它？光电子逃逸后，金属带正电，可以用验电器测试。在光电效应现象中，哪些因素与光电子的发射有关？为了研究这个问题，科学家们设计了下图所示的电路来研究光电效应，了解光电池，了解光电效应的电流，了解光电流，知道光电效应的条件取决于频率，与光强、光电效应的条件以及阴极在任何光照射下是否能产生光电流无关。在实验中，改变光的种类，即逐渐降低入射光的频率，并观察是否产生光电流。当入射光的频率

3、低于截止频率时，光电效应不会发生。当入射光出现频率时，电子可以从金属表面逃逸；当入射光频率增加时，无论光强度如何，都没有电子从金属表面逸出。光电效应的条件和现象实验表明，不同的金属有不同的截止频率。光电效应的产生条件，用经典电磁理论对这一现象的解释：当温度不是很高时，由于金属表面层的吸引，电子不能大量逃逸，如果电子想脱离金属，就必须克服这种吸引做功。将电子从金属上断开所做的功的最小值被称为这种金属的功函数。截止频率，功函数，光电效应实验电路，在恒定光照条件下，阴阳之间的电压逐渐增加，光电流会如何变化？光电流会一直增加吗？知道光电效应是瞬时的，知道饱和光电流，知道饱和光电流的决定性因素，并且理解

4、饱和光电流和电压之间的关系的图像中每个片段的物理意义，饱和光电流，存在饱和电流，照度是恒定的并且增加。在G表中的电流增加到一定值后，即使它再次增加，光电流也不再增加，即它将达到饱和值。饱和电流的物理意义是什么？饱和电流反映了每单位时间发射的光电子的数量。饱和电流越大，单位时间发射的光电子越多。当光线不变，光电流达到饱和时，这意味着什么？存在饱和电流，这表明在一定的光照条件下，阴极K每单位时间发射的光电子数是一定的。当电压增加到一定值时，所有的光电子被阳极a吸收。此时，即使电压再次增加，电流也不会增加。有饱和电流。实验表明，当光的颜色不变时，入射光越强，饱和电流越大。这意味着什么？这表明对于特定

5、颜色的光，stro光电效应是瞬时的。产生光电效应需要时间吗？光电效应是瞬时的吗？实验现象：即使入射光的强度很弱，只要入射光的频率大于被照亮的金属的极限频率，电流表的指针几乎立即随着入射光的照射而偏转。光电效应是瞬时的，更准确的研究推断光电子发射的时间不超过秒(这种现象通常被称为“光电子的瞬时发射”)。光电效应在很短的时间内完成，光电效应是瞬时的。如果我们对光电池施加反向电压，阴极连接到电源的正极，阳极连接到电源的负极。那么光电流和反向电压之间的关系是什么？知道最大初始动能，知道停止电压，知道最大初始动能只取决于金属的频率，并且有一个停止电压。实验现象：当电压为零时，电流I不为零，停止电压为反向

6、电压，使光电流降至零。当反向电压增加到一定值时，光电流下降到零，停止电压，并有一个停止电压。为什么会有上述现象？(1)当电压为零时，电流I不为零，因为电子有初速度，并且有一个停止电压。为什么会有上述现象？当反向电压增加到一定值Uc时，光电流减小到零，并增加反向电压，如右图所示：光电子施加的电场力方向与光电子速度方向相反，光电子减速。如果反向电压为零，所有的光电子都不能到达A板和光电流。11111、A、U、K、v、E、E、F、停止电压、光电子的最大初始动能、有一个停止电压。光照强度越大，饱和光电流越大。那么停止电压也和光照强度有关吗？实验表明，对于相同颜色(频率)的光，无论光的强度如何，电压都是

7、相同的。有一个抑制电压。抑制电压是否与入射光的频率有关？实验表明，随着光频v的增加，抑制电压也增加。入射光的频率越高，光电子的最大初始动能越大。与入射光的强度无关。入射光的频率越高，光电子的最大初始动能越大。与入射光的强度无关。有抑制电压、黄光(强)、蓝光、黄光(弱)、O、U、I、抑制电压、光电效应伏安特性曲线、光电效应的实验规则。莱纳德和其他人通过实验得出以下结论：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，光电效应才会发生。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。光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，只是随着入射光频率的增加而增加。当入射光照射到

8、金属上时，光电子的发射几乎是瞬间的，一般不超过几秒钟。经典理论认为，光的强度反映了光的能量，光越强，电子逃逸的越多。这与实验是一致的，但也存在如下困难：实验表明，对于一定颜色(频率)的光，无论光强如何，抑制电压都是相同的；光越强，光电子的初始动能越大，因此抑制电压应与光强有关。不管光的频率如何，只要光足够强，电子就能获得足够的能量逃离表面，而且不应该有截止频率。如果光很弱，根据经典的电磁理论，电子需要几分钟到十分钟才能获得逃离表面所需的能量，这远远超过10秒。光电效应不能用经典的波动理论来解释。知道的概念不同金属的功函数不同，几种金属的功函数和极限频率，金属，钨，钙，钠，钾，铷，10.95，4

9、.54，7.73，3.20，5.53，2.29，5.44，2.25，5.51，7.73。这些能量后来被称为光子。爱因斯坦的光子理论，光子能量与频率成正比，知道如何用光子理论来解释极限频率，最大初始动能，光电效应的瞬时性，光电流与光强的关系，光电效应方程，光电效应方程，爱因斯坦的光电效应方程，在一个电子吸收了光子的能量h后，一部分能量被用来克服金属的功函数，剩下的就是电子逃逸后的初始动能，即光电子的最大初始动能，金属的功函数，爱因斯坦的光电效应方程。根据爱因斯坦的光电效应方程，最大初始动能与光的频率之间的关系如下图所示：0，v，截止频率。0，v，功函数，截止频率，只有当，光电子才能逃逸，这是光电

10、效应的截止频率。光子理论解释了光电效应。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，一个电子只能吸收一个光子。0，v，功函数，截止频率，n:点击每单位面积每单位时间的光子数。当光强度较高时，它包含更多的光子，这些光子是在照射金属时产生的。用光子理论解释光电效应光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，而只是随着入射光频率0，v，功函数，截止频率，爱因斯坦光电效应方程的增加而增加，爱因斯坦方程表明光电子的初始动能与入射光的频率成线性关系，频率越大，最大初始动能越大，与光强无关。用光子理论解释光电效应当入射光照射在金属上时，光电子的发射几乎是瞬间的，一般不超过秒，0，v，功函数，截止频率

11、，电子一次吸收了光子的全部能量，因此不需要时间来积累能量，光电流几乎是瞬间自然产生的。根据光子理论，光电子的最大初始动能可以用抑制电压来表示，但根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初始动能与入射光的频率有关，那么与V的等效关系是什么？极限频率和抑制电压(最大初始动能)与频率有关，光电效应是瞬时的。光线越饱和，光电流越大(单位时间内从金属表面逃逸的电子越多)。爱因斯坦光子假说成功地解释了光电效应，但当时并没有被物理学家广泛认可，因为它完全违背了光涨落理论。那么，光电效应的理论是如何得到验证的呢？美国物理学家密立根花了十年时间做“光电效应”实验，他知道包含电压和入射光频率的图像是一条直线，知道

12、直线的斜率和两个轴相交的截距的物理意义，知道绘制图像时的注意事项，用图像中的数据测量氢和钒，密立根实验，验证光电效应理论。结果，爱因斯坦的方程在1915年被证实，而H的值与理论值完全一致，这再次证明了“光量子”理论的正确性。密立根，光电效应理论的验证，普朗克常数H的计算。通过与黑体辐射得到的氢进行比较，发现两种方法得到的氢在0.5%的误差范围内是一致的。米里肯的光电效应实验装置，光电效应理论的验证，爱因斯坦因其对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献而获得1921年诺贝尔物理学奖，米里肯证明电荷有最小的单位，因为他对基本电荷和光电效应的研究，特别是通过著名的油滴实验。1923年获得诺贝尔物理学

13、奖，验证了光电效应理论。下表显示了根据密立根方法在实验过程中获得的几组特定金属和钒的数据。0.541、5.644、0.637、5.888、0.714、6.098、0.809、6.303、0.878、6.501。试着做一个图像，从图像中找出：(1)这种金属的截止频率(2)普朗克常数、在追踪这些点之后，画一条直线来拟合这些点，得到如图所示的图像。光电效应理论的验证，(1)从图像的角度来看，点是直线和横轴的交点。读出这种金属的截止频率如下：(2)在图中选择与直线偏差最小的两点，即表中的第一列和第五列数据，并从中计算出直线的斜率，从而得到普朗克常数、光电效应在现代技术中的应用，光控继电器、放大器、控制

14、机构，可用于自动控制、自动计数、自动报警等。光电倍增管可将微弱光和光电流放大105108倍，灵敏度高。它用于工程、天文学、科学研究和军事。光电效应在现代技术中的应用光电池是基于光电效应的基本光电转换器件。白天到处都是明亮的天空；当宇航员在大气层外飞行时，尽管太阳光线刺眼而刺眼，但其他方向的天空是黑暗的，甚至可以看到星星。这是为什么？当光在大气中散射时，我们知道什么是散射，知道康普顿散射光波长变长，知道康普顿散射波长与散射角有关，知道光子既有动量又有能量，知道当康普顿散射、康普顿散射、光散射、光与介质中的物质粒子相互作用时动量守恒定律和能量守恒仍然有效，因此传播方向发生变化。这种现象被称为光散射

15、、光散射、康普顿效应。从1918年到1922年，当美国物理学家康普顿研究石墨对X射线的散射时，他发现在散射的X射线中，不仅有相同入射波长的成分，还有波长更长的成分。这种现象被称为康普顿效应。康普顿，康普顿正在测量晶体的X射线散射，康普顿的学生吴，中国学生，测试了各种物质的X射线散射，证明了康普顿效应、吴、康普顿效应、X射线管、光阑、石墨(散射物质)、散射波长、晶体、探测器、X射线光谱仪的普适性。根据经典的电磁理论，光是电磁振动的传播。波长变化与散射角之间的关系无法解释，入射光引起物质中带电粒子的强迫振动，振动的带电粒子从入射光中吸收能量并向周围辐射，称为散射光。散射光的频率应该等于带电粒子受迫振动的频率，即入射光的频率。(1)因此，散射光的波长应该与入射光的波长相同，并且不会有散射光。(1)光子理论解释了康普顿效应。如果光子与外部电子碰撞，光子的一些能量将被传递给电子，散射光子的能量将减少，因此散射光的波长将大于入射光的波长。(2)如果光子与紧密结合的内部电子碰撞，光子将与整个原子交换能量。因为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，波长也不变。因为碰撞中交换的能量与碰撞角有关，所以波长变化与散射角有关。康普顿散射实验的意义对爱因斯坦“光量子”假说的有力支持