2.光电效应与光的量子说.ppt

第二节光电效应与光量子假说 西昌市川兴中学李彪 教学目标 1 了解光电效应的实验现象 2 知道在光电效应实验中 经典力学所遇到的困难 3 知道爱因斯坦在解决光电效应问题上的思想和方法 4 理解爱因斯坦光电效应方程并能够用其解释光电效应 一 光电效应 光的波动说的困难1 定义 光照射在金属表面上时 金属中的电子因吸收光的能量而逸出金属表面的现象 2 光电效应的特征 1 任何金属均存在截止频率 极限频率 只有 截止频率 才能引起光电效应 2 发生光电效应时 光电流的大小由 决定 越大 光电流越大 3 光电子的最大初动能与入射光 的成线性关系 4 光电效应具有 发生时间不超过10 9s 3 光的波动说无法解释光电效应现象 超过 光强 光强 频率 自主学习 瞬时性 二 光量子概念的提出 光电效应方程1 光子说 爱因斯坦提出 在空间传播的光不是连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光量子 简称 2 光子的能量 h 其中 指光的 光电效应显示了光的 3 光电效应方程 4 光的量子说能很好地解释光电效应现象 光子 频率 粒子性 h mv2 W 用弧光灯照射擦得很亮的锌板 注意用导线与不带电的验电器相连 使验电器张角较大时 再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板 则验电器的指针张角会变大 实验 光电效应现象 表明 锌板在射线照射下有电子逸出 学习活动一 认识光电效应 概念 在光 包括不可见光 的照射下 从物体发射电子的现象叫做光电效应 发射出来的电子叫做光电子 对比课本图4 2 4 表明 1 入射光频率超过截止频率才能发生光电效应 2 频率越高 光电子初动能越大 3 光强越强 光电子数越多 光电效应的实验规律 瞬时性 极限频率决定能否产生光电子 频率一定时 光强决定光电流大小 光电子的最大初动能与入射光频率呈线性关系 图4 2 3 波动理论对光电效应的解释的困难 问题 为了解释光电效应的实验规律爱因斯坦提出了光的量子说 其内容是什么 是如何解释的 学习活动二 爱因斯坦的光量子假设 量子假说光子 普朗克的量子假说 在微观世界里 物理量的取值很多时候是不连续的 只能取一些分立的值 这称为量子化现象 爱因斯坦的光子假说 在空间传播的光不是连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光量子 简称光子 光子的能量E跟光的频率 成正比 光子的能量E h 其中h是一个常量 叫普朗克常量 h 6 63 10 34J s 光电方程光子说对光电效应的解释 在光电效应中 入射光的能量等于出射的光电子的最大初动能与逸出功之和 即 h mv2 w这叫爱因斯坦光电效应方程 简称光电方程 使金属表面的电子能挣脱原子核的引力而逸出成为光电子所需做的功叫逸出功 不同金属 逸出功不同 W h 0 3 从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系4 光电效应时电子一次只能吸收一个光子就从金属表面逸出 所以不需时间的累积 爱因斯坦对光电效应的解释 1 从光电效应方程中 当初动能为零时 可得极极限频率 0 2 光强等于单位时间照射到单位面积的总能量E nh 频率一定时 光强越强单位时间释放的光电子越多 所以光电流也大 学习活动三 光电效应与光电流 光电管就是利用光电效应制成的一种光学元件 它的作用是把光信号转变为电信号 石英窗 光线经石英窗照在阴极上 便有电子逸出 光电子 光电子在电场作用下形成光电流 入射光一定时 光电子数会随光电管两极的正向电压的增加而增加 光电流也随之增加 但光电流要受到光电子数的约束 达到某个最大值后 当电压增加时光电流也不会增加 称为饱和光电流IS 光电效应实验 将换向开关反接 电场反向 则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用 部分动能较小的电子不能到达阳极 光电流减小 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称遏止电压 遏止电压 光电效应伏安特性曲线 I s O U 光强较强 光强较弱 饱和光电流 遏止电压 Uc I 例1 2011年高考广东理综卷 光电效应实验中 下列表述正确的是 A 光照时间越长光电流越大B 入射光足够强就可以有光电流C 遏止电压与入射光的频率有关D 入射光频率大于极限频率才能产生光电子 课堂训练 CD 变式训练1下列光子说解释光电效应规律的说法中 不正确的有 A 存在极限频率是因为各种金属都有一定的逸出功B 光的频率越高 电子得到光子的能量越大 逸出后飞离金属的最大初动能越大C 电子吸收光子的能量后动能立即增加 成为光电子不需要时间D 光的强度越大 单位时间内入射光子数越多 光电子数越多 光电流越大 c 例2 在做光电效应的实验时 某金属被光照射发生了光电效应 实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率 的关系如图所示 由实验图线可求出 A 该金属的极限频率和极限波长B 普朗克常量C 该金属的逸出功D 单位时间内逸出的光电子数 ABC Ek0 变式训练2用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应 可