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文档简介
1、光子光子 学习目标学习目标: 1、了解量子假说及微观世界中的量子化现象,、了解量子假说及微观世界中的量子化现象,能比较宏观物体和微观粒子的能量变化的不能比较宏观物体和微观粒子的能量变化的不同。同。 2、知道金属逸出功的概念,知道光电效应方、知道金属逸出功的概念,知道光电效应方程,并能用其解释光电效应现象。程,并能用其解释光电效应现象。 3、知道光子的概念,会用光子能量和频率的、知道光子的概念,会用光子能量和频率的关系进行计算。关系进行计算。http:/ 1.产生光电效应的条件:产生光电效应的条件:任何一种金属,都存在任何一种金属,都存在极限频率极限频率0,只有当入射,只有当入射光频率光频率0时
2、,才能发生光电效应时,才能发生光电效应. 2.光电子的最大初动能:光电子的最大初动能:光电子的光电子的最大初动能最大初动能Ekm与入射光强度无关,只与入射光强度无关,只随入射光频率的增大而增大随入射光频率的增大而增大 . 3.光电效应的发生时间:几乎是瞬时发生的光电效应的发生时间:几乎是瞬时发生的 4.光电流强度的决定因素光电流强度的决定因素:当入射光频率当入射光频率0时,时,光电流随入射光强度的增大而增大光电流随入射光强度的增大而增大;当入射光的强度不变,频率增大,光电流不变。入射光的强度不变,频率增大,光电流不变。光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置光电效应实验装置IO
3、UUa遏遏止止电电压压Is饱饱和和电电流流OOOOOOVGAKBOOm光光 强强 较较 强强光光 强强 较较 弱弱 能量量子假说能量量子假说 普朗克在研究物体热辐射的规律时发现,只普朗克在研究物体热辐射的规律时发现,只有认为电磁波发射和吸收的能量不是连续的,有认为电磁波发射和吸收的能量不是连续的,而是一份一份进行的而是一份一份进行的,理论计算的结果才能理论计算的结果才能跟实验事实相符合。跟实验事实相符合。 每一份的能量等于每一份的能量等于 h ,其中,其中是辐射电磁波是辐射电磁波的频率,实验测得的频率,实验测得 h = 6.6310 34 js (普朗克常量)普朗克常量) 量子假说的意义:量子
4、假说的意义:由这个假说出发,可以非由这个假说出发,可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象。验现象。http:/ 能量量子假说能量量子假说 宏观世界物理量的取值往往是连续的,如宏观世界物理量的取值往往是连续的,如质量、动能、动量等,都可以取从质量、动能、动量等,都可以取从0到到之之间的任意值。而在微观世界,物理量的取间的任意值。而在微观世界,物理量的取值往往是不连续的,如氢原子中电子的能值往往是不连续的,如氢原子中电子的能量,只可取量,只可取-13.6ev, -3.4ev, -1.5ev。 这种现象称为这种现象称为量子化现象量子化现象。 受到普朗
5、克的启发,爱因斯坦于受到普朗克的启发,爱因斯坦于1905年提出:年提出:在在空间传播的光也不是连续的,是以光速空间传播的光也不是连续的,是以光速C 运动的运动的粒子(称为光子)流,是一份一份的,每一份叫粒子(称为光子)流,是一份一份的,每一份叫做一个光子。做一个光子。一个光子的能量为一个光子的能量为 E = h,式中的式中的h = 6.6310-34js (普朗克常量普朗克常量)。 这个学说后来叫这个学说后来叫光子假说。光子假说。光子假说光子假说 按光子假说,光电效应中发出的光电子,是由按光子假说,光电效应中发出的光电子,是由入射光子与金属中电子碰撞后打出来的。入射光子与金属中电子碰撞后打出来
6、的。 由于离子的束缚,电子只有吸收一定的能量,由于离子的束缚,电子只有吸收一定的能量,才能从物体内部逃脱,成为光电子。即:必须才能从物体内部逃脱,成为光电子。即:必须对内部电子做功,电子才能脱离离子的束缚而对内部电子做功,电子才能脱离离子的束缚而逸出表面,这个功称为物体的逸出表面,这个功称为物体的逸出功逸出功,用,用W表表示。电子逃逸出来后,可能还有一定的动能,示。电子逃逸出来后,可能还有一定的动能,根据能量守恒定律,入射光子的能量等于出射根据能量守恒定律,入射光子的能量等于出射光电子的最大初始动能与逸出功之和,即:光电子的最大初始动能与逸出功之和,即:光电效应方程光电效应方程wmvh2max
7、21光电效应方程光电效应方程方程中的方程中的Ek时光电子的时光电子的最大初动能最大初动能,就某个光电子,就某个光电子而言,其离开金属时动能大小可以是而言,其离开金属时动能大小可以是0Ek范围内的范围内的任何值任何值光电效应方程符合能量守恒定律光电效应方程符合能量守恒定律光电效应方程包含了产生光电效应的条件光电效应方程包含了产生光电效应的条件Whmvm221理解几个物理量理解几个物理量 逸出功逸出功W逸逸:金属表面的电子直接从金属金属表面的电子直接从金属表面飞出时克服原子核的引力束缚所做的表面飞出时克服原子核的引力束缚所做的功,叫做这种金属的逸出功。功,叫做这种金属的逸出功。 最大初动能最大初动
8、能Ek:直接从金属表面飞出的光直接从金属表面飞出的光电子具有的动能最大。电子具有的动能最大。爱因斯坦对光电效应的解释爱因斯坦对光电效应的解释 对极限频率的理解:对极限频率的理解:从光电效应方程中,当从光电效应方程中,当初动能为零时,可得到极限频率:初动能为零时,可得到极限频率:Wh0=wmvh2max21光电效应方程光电效应方程 也就是说也就是说,只有当光子的能量只有当光子的能量h W逸逸时时,最大最大初动能初动能Ek 0爱因斯坦对光电效应的解释爱因斯坦对光电效应的解释wmvh2max21光电效应方程光电效应方程 对最大初动能的理解:对最大初动能的理解:从方程可以变形得到从方程可以变形得到,光
9、光电子最大初动能和照射光的频率成线性关系电子最大初动能和照射光的频率成线性关系:oo例题例题1、入射光照到某金属表面上发生光电效应,、入射光照到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变。下若入射光的强度减弱,而频率保持不变。下列说法正确的是:列说法正确的是:( ) A逸出的光电子的最大初动能减少;逸出的光电子的最大初动能减少; B单位时间内从金属表面逸出的光电子单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少;数目减少; C从光照至金属表面到发射出光电子之从光照至金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将增加;间的时间间隔将增加; D不发生光电效应。不发生光电效应。 B练习练习1、红、
10、橙、黄、绿四种单色光中,光子的能、红、橙、黄、绿四种单色光中,光子的能量最小的是(量最小的是( )A、红光、红光 B、橙光、橙光 C、黄光、黄光 D、绿光、绿光A2、某单色光照射某金属时不能发生光电效、某单色光照射某金属时不能发生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是(电效应的是( )A、延长光照时间、延长光照时间B、增强光的强度、增强光的强度C、换用波长较短的光照射、换用波长较短的光照射D、换用频率较低的光照射、换用频率较低的光照射C3、光电效应的四条规律中,经典的电磁理论、光电效应的四条规律中,经典的电磁理论不能解释的有(不能解释的有( )A、
11、入射光的频率必须大于被照射的金属的、入射光的频率必须大于被照射的金属的极限频率才能产生光电效应极限频率才能产生光电效应B、光电子的最大初动能与入射光强度无关,、光电子的最大初动能与入射光强度无关,只随入射光频率的增大而增加只随入射光频率的增大而增加C、入射光照到金属上时,光电子的发出几、入射光照到金属上时,光电子的发出几乎是瞬时的乎是瞬时的D、当入射光频率大于金属的极限频率时,、当入射光频率大于金属的极限频率时,光电流强度与入射光强度成正比光电流强度与入射光强度成正比ABC4用绿光照射一光电管,能产生光电效应。用绿光照射一光电管,能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应(应( ) A改用红光照射;改用红光照射; B增大绿光的强度增大绿光的强度 C增大光电管上的加速电压增大光电管上的加速电压 D改用紫光照射改用紫光照射D5、在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板、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(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、锌板带正电,指针带负电 B、锌板带正电,指针带正电、
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