人教版高中物理选择性必修三 4.2光电效应 课件

1、光电效应锌板在照射下失去电子而带正电 当光照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。 逸出的电子称为光电子。一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律 当入射光频率减小到某一数值c 时，A、K极板间不加反向电压，电流也为0。此时的光的频率c即为截止频率！1.截止频率理解：1.金属要发生光电效应与入射光强弱无关，只与频率有关。2.入射光频率低于截止频率时，不光光照多强，金属都不会发生光电效应！不同金属的截止频率不同。截止频率与金属自身的性质有关。一、光电效应的实验规律 光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。2.饱和电流理解：频率不变，入射光越强，饱和

2、电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。一、光电效应的实验规律 当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称截止电压。3.截止电压理解：光电子克服电场力做功，到达A极板时速度刚好为零。同一种金属，截止电压只与光的频率有关。光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的强弱无关。一、光电效应的实验规律 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。4.光电效应具有瞬时性 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”）。一、光电效应的实验规律

3、 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。总结：二、光电效应经典解释中的疑难逸出功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。几种金属的截止频率和逸出功二、光电效应经典解释中的疑难光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够能量从而逸出表面

4、，不应存在截止频率。光越强，光电子的初动能应该越大，所以截止电压Uc 应该与光的强弱有关。如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量。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。三、爱因斯坦的光电效应理论 1.光子： 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量子为h。这些能量子后来被称为光子。 2.爱因斯坦的光电效应方程或光电子最大初动能 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W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即：金属的逸出功 三、爱因斯坦的

5、光电效应理论 4.光电效应理论的验证四、康普顿效应和光子的动量 1.光的散射 光束通过某些介质时，可以看到光的散射现象。 2.康普顿效应 1923年康普顿在做X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长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。这种波长改变的散射称为康普顿效应。 经典理论无法解释康普顿效应。 经典理论认为：物质中的电子会随入射光以相同的频率振动，并向外辐射，即散射光的频率与入射光频率相等。而无法解释有存在的实验规律。X-ray四、康普顿效应和光子的动量 3.康普顿效应的光量子理论解释 （1）若光子和外层电子

6、相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。 （2）若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量，由于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，波长不变。 （3）因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。四、康普顿效应和光子的动量 4.康普顿散射实验的意义 （1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设。 （2）首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设。 （3）证实了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。 康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率

7、的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；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。康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。五、光的波粒二象性 光具有波动性，又有粒子性，即波粒二象性。 光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏振现象。 光在与物质发生作用时表现出粒子性，如光电效应，康普顿效应。 光子能量： 光子动量： 关于光的本性问题，我们不应该在微粒说和波动说之间进行取舍，而应该把它们看作是光的本性的两种不同侧面的描述。粒子性波动性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B2一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D3关于光子说的基本内容有以下几点，不正确的是（ ）A在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子B光是具有质量、能量和体积的物质微粒子C光子的能量跟它的频率成正比D光子客观并不存在，而是人为假设的B35关于光电效应下述