光的粒子性课件课时

光的粒子性课件课时第一页，共四十七页，2022年，8月28日但在1887年赫兹在做电磁实验时，偶然发现了一个后来被称作光电效应的现象，这个现象使光的电磁说遇到了无法克服的困难。光的干涉光的衍射光的偏振光是一种电磁波！第二页，共四十七页，2022年，8月28日2科学的转折： 光的粒子性第三页，共四十七页，2022年，8月28日§17.2光的粒子性一、光电效应（实验）二、光电效应的规律三、波动理论在解释光电效应时的矛盾四、光子说爱因斯坦光电效应方程五、康普顿效应第四页，共四十七页，2022年，8月28日光电效应实验第五页，共四十七页，2022年，8月28日

光电子：在光的照射下物体发射出来的电子1、是否光照射到一切物体上都会发生光电效应？光电效应有何规律？2、光照射到物体上为何会发生光电效应？什么条件下才能发生光电效应现象？一、光电效应：

在光的照射下物体发射电子的现象问题：照射的光可以是可见光，也可以是不可见光．--e-e第六页，共四十七页，2022年，8月28日uc1uc2黄光（弱）黄光（强）蓝光ouI光电流与电压的关系GVAKR阳极阴极单色光--I研究光电效应的规律光电子定向移动形成的电流。光电流：饱和光电流：光电子全部定向移动形成的电流。第七页，共四十七页，2022年，8月28日规律一：①光电效应存在饱和电流②入射光越强，饱和电流越大；即单位时间内发射的光电子数越多。阳极GVAKR阴极二、光电效应的基本规律规律二：光电效应存在遏止电压Uc，当反向电压大于等于Uc时光电流减小到零。

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.

-e--第八页，共四十七页，2022年，8月28日

任何一种金属，都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。

不同金属的截止频率不同。规律三：金属截止频率4.5455.508.06511.53铯钠锌铱铂19.29第九页，共四十七页，2022年，8月28日规律四：光电效应具有瞬时性。实验结果：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，电流表指针几乎都是入射光照射时就立即偏转。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。第十页，共四十七页，2022年，8月28日二、光电效应规律（1）任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应*（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大（3）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（t﹤10-9秒）*（4）当入射光频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光强度成正比第十一页，共四十七页，2022年，8月28日光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（t﹤10-9秒）入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。光电效应规律经典理论的解释任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率才能产生光电效当电子吸收的能量大于逸出功时，入射光越强，单位时间内逸出的光电子数越多。

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。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。若光很弱，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。三、经典理论解释光电效应的疑难×××第十二页，共四十七页，2022年，8月28日第二课时第十三页，共四十七页，2022年，8月28日四、光子说1、光子说：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。光子的能量E跟光的频率γ成正比

E=hγ能量守恒光电效应方程第十四页，共四十七页，2022年，8月28日光电效应方程2、光电效应方程几种金属的逸出功金属钠铝锌铜银铂2.284.084.314.704.736.35（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内哪些金属发生光电效应?（2）表中哪种金属最易发生光电效应?（3）为什么各种金属的极限频率不同?

对同一种金属，

一定，随而变，与光强无关nkE光电效应方程

逸出功与材料有关

光的频率第十五页，共四十七页，2022年，8月28日光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（t﹤10-9秒）入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。光电效应规律光子理论的解释任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率才能产生光电效3、爱因斯坦方程对光电效应的解释光强越大，光子数目越多，即单位时间内产生光电子数目越多，光电流越大.（）（由频率决定）产生光电效应条件（截止频率）一个光子携带的能量一次性被一个电子吸收，若，电子立即逸出，无需时间积累。最大初动能第十六页，共四十七页，2022年，8月28日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。

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。第十七页，共四十七页，2022年，8月28日

密立根的实验：测量金属的遏止电压UC与入射光频率γ，由此算出普朗克常数h。UC/V0.5410.6370.7140.8090.878γ/1014HZ5.6445.8886.0986.3036.501作出UC-γ图象。····5.566.5754.54.00.20.40.60.81.0u/vv/1014Hz·证明：第十八页，共四十七页，2022年，8月28日0.20.40.60.81.0u/v232.53.51.510.50····5.566.5754.54.0v/1014Hz···u/v0.20.40.60.81.00.40.60.81.0求普朗克常数h这种金属的截止频率γCvcW0/e横轴截距：纵轴截距：斜率：第十九页，共四十七页，2022年，8月28日关键词辨析光子的能量光的强度光电子的最大初动能光电流的强度第二十页，共四十七页，2022年，8月28日搞清两个概念问1：“光电子的最大初动能大，光电子就跑得快；光电子跑得快，光电流就强”。这话对不对？

答：不对。“快”与“不快”不等同光电流强与不强。一个光电子跑得再快，后面的不跟上，光电流还是不强。电流的强弱，取决于单位时间里通过导体截面的电量多少，即取决于通过同一截面的平均两个电荷间的时间间隔，光电流就大，否则就小。这与单个电子跑得快不快的概念是不同的。第二十一页，共四十七页，2022年，8月28日问2：“光的强度由光子数的多少决定”你怎样理解这话的含意？答：这是对频率已经确定的单色光而言的。因为对于频率已经确定为ν的单色光，每个光子的能量为E＝hν，如果每秒照射到垂直于光传播方向的单位面积上的光子数为N，则光的强度I＝Nhν。式中ν与h都已确定，则I仅由N决定。如果不是单色光，频率就不只一个，情况就复杂一些，光强需由光子数和频率共同决定。第二十二页，共四十七页，2022年，8月28日光电效应1定义：在光的照射下，物体表面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子。2光电效应规律一、光电效应二、光子说1内容：在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子．2光子能量（与频率成正比）

3爱因斯坦光电效应方程：W：逸出功(电子逃离原子所需能量）Ek：光电子的动能第二十三页，共四十七页，2022年，8月28日例1波长为450nm的单色光射到纯钠的表面上.求（1）这种光的光子能量（2）光电子逸出钠表面时的最大初动能（3）若光子的能量为2.40eV，其波长为多少解（1）（2）（3）第二十四页，共四十七页，2022年，8月28日

例2、氢氖激光器发射出波长为663nm的单色激光，则一个激光光子的能量是多少？若激光器的功率是18mW，则每秒发射多少个光子？第二十五页，共四十七页，2022年，8月28日3、入射光照射到某金属表面上，发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将将显增加B．逸出光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应第二十六页，共四十七页，2022年，8月28日第三课时第二十七页，共四十七页，2022年，8月28日1、（1）如图，一静电计与锌板相连，用一紫外线灯照射，指针张开一个角度。此时静电计带

电。用一个带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针张角将如何变化？

（3）使静电计指针归零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，指针没有张开，那么再用强度更大的红光照射锌板，指针是否张开？

（2）使静电计事先带上负电荷，再用紫外线照射，则指针张角如何变化？第二十八页，共四十七页，2022年，8月28日

（4）初，用紫外线照射。若想使锌板上逃逸出的光电子的最大初动能增大，可采用的方法是（）A。加大紫外线的照射强度B。改用红外线C。改用紫光D。改用X射线（伦琴射线）第二十九页，共四十七页，2022年，8月28日0Ekab2.如图所示是两种金属的光电子最大初动能与入射光频率的关系图线,从图中可以看出:A.金属a的逸出功比金属b的逸出功小B.同一色光照射下,金属a逸出的光电子的最大初动能比金属b逸出的光电子的最大初动能大C.要获得相等的最大初速度的光电子,照射金属a的光的频率比照射金属b的光的频率大.D.无论换用什么金属做实验,图线的斜率不变ABD第三十页，共四十七页，2022年，8月28日3、（1）已知金属铯的极限波长为0.663m，则相应的极限频率是多少？逸出功是多少？（2）若用0.5m的光照射，光电子的最大初动能是多大？第三十一页，共四十七页，2022年，8月28日2、一激光器发光功率是P，发出的激光在折射率为n的介质中的波长为，已知光在真空中的速度为c，普朗克常量为h，求：（1）该激光在真空中波长（2）一个激光光子的能量大小（3）该激光器在t时间内发射出几个光子？第三十二页，共四十七页，2022年，8月28日3、光在真空中的波长为λ，速度为c，普朗克常量h，现让光以入射角1由真空射入水中，折射角为2

，则（）A．

2

＞1

B、光在水中的波长为C、每个光子在水中的能量为D．每个光子在水中能量为hc/λ第三十三页，共四十七页，2022年，8月28日第三十四页，共四十七页，2022年，8月28日康普顿效应康普顿效应康普顿(1892-1962)美国物理学家康普顿第三十五页，共四十七页，2022年，8月28日光阑X射线管

石墨体(散射物质)1.光的散射

光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变的现象。第三十六页，共四十七页，2022年，8月28日1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时，发现散射的X射线中除有与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。2、康普顿效应3、经典电磁理论的困难

根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率。第三十七页，共四十七页，2022年，8月28日4、光子理论对康普顿效应的解释

康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的子能量几乎不变，波长不变。小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远②.若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，是散射光的波长大于入射光的波长。部分能量传给电子,散射光子的能量减少，于①.若光子和外层电子相碰撞，光子有一结果，具体解释如下：第三十八页，共四十七页，2022年，8月28日5、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。康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。第三十九页，共四十七页，2022年，8月28日6、光子的动量一定的质量m与一定的能量E相对应：一个光子的能量：光子的质量：m是相对论质量，光子不能静下来，没有静止质量第四十页，共四十七页，2022年，8月28日光子的动量：又因为：所以：c第四十一页，共四十七页，2022年，8月28日光子的动量和光子能量的比较：

Ｐ与ε是描述粒子性的，

λ、ν是描述波动性的，

h则是连接粒子和波动的桥梁第四十二页，共四十七页，2022年，8月28日

我国物理学家吴有训在与康普顿共同研研究康普顿(1892-1962)美国物理学家第四十三页，共四十七页，2022年，8月28日2、存在着遏止电压和截止频率(1)存在遏止电压U:c使光电流