高中物理-光的粒子性教学课件设计

19世纪初，托马斯·杨、菲涅尔等人观察到了光的干涉、衍射现象，说明光是一种波。19世纪60、80年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论上以及实验上证实了光是一种电磁波1887年，赫兹在研究电磁波的实验中偶尔发现，接受电路的间隙如果收到光照，就更容易产生电火花。当光线照射在金属表面时，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1、光电效应：一.光电效应的实验规律阳极阴极图17.2-2研究光电效应的电路图-+阳极阴极图17.2-2研究光电效应的电路图-+一.光电效应的实验规律－++++++一一一一一一v一.光电效应的实验规律EEUFKA一.光电效应的实验规律阳极阴极图17.2-2研究光电效应的电路图-+一.光电效应的实验规律IUcOU黄光图17.2-3光电流与电压的关系黄光（弱）（强）Uc蓝光2.光电效应实验规律IUcOU黄光（强）图17.2-3光电流与电压的关系饱和电流一.光电效应的实验规律一.光电效应的实验规律IUcOU黄光图17.2-3光电流与电压的关系饱和电流黄光（弱）（强）同种频率的光：①不同：饱和电流不同②相同：遏止电压相同。入射光强度越大，单位时间内发射的光电子数越多，饱和电流越大。遏止电压一.光电效应的实验规律IUcOU黄光图17.2-3光电流与电压的关系饱和电流黄光（弱）（强）Uc蓝光遏止电压－++++++一一一一一一vc一.光电效应的实验规律EEUcFKA

2一.光电效应的实验规律IUcOU黄光图17.2-3光电流与电压的关系饱和电流黄光（弱）（强）Uc蓝光光电子的能量只与入射光频率有关，与入射光的强度无关.遏止电压当入射光频率ν

νc时，无论光强多大也无电子逸出金属表面;一.光电效应的实验规律当入射光频率ν

νc

时，电子才能逸出金属表面,<>并且瞬间产生光电流，时间不超过10-9s，具有瞬时性。一.光电效应的实验规律总结：光电效应实验规律有哪些？1、存在饱和电流：入射光越强，单位时间内发生的光电子数越多，饱和电流越大。2、①存在遏止电压：光电子能量只与入射光的频率有关，与入射光强度无关。3、具有瞬时性。②存在截止频率：入射光的频率低于截止频率时，不发生光电效应。一.光电效应的实验规律【目标检测1】如图为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有（）A．加大照射光强度B．换用波长短的光照射C．将P向B滑动D．将电源正负极对调B二.光电效应解释中的疑难原子模型图使电子脱离某种金属所做功的最小值。逸出功W0：①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。（）判断光的电磁理论是否符合实验规律：②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，不应存在截止频率。（）③如果光很弱,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，这个时间远远大于10-9S。()×××马克斯·普朗克(1858.4～1947.10)，德国物理学家，量子力学的创始人,因发现能量量子而对物理学的进展做出了重要贡献.阿尔伯特·爱因斯坦（1879.3～1955.4）犹太裔物理学家，提出光子假说，成功解释了光电效应。1.光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。三.爱因斯坦的光电效应方程2.爱因斯坦的光电效应方程或——光电子最大初动能

——金属的逸出功

W0在光电效应中，电子吸收一个光子的能量hν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：三.爱因斯坦的光电效应方程Ek①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。（）②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，不应存在截止频率。（）③如果光很弱,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，这个时间远远大于10-9S。()×××三.爱因斯坦的光电效应方程3.光子说对光电效应的解释②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬间发生的。③对于同种颜色（频率）的光，光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率有关，与光强无关。只有当

ν>νc时，才有光电子逸出，νc就是光电效应的截止频率。三.爱因斯坦的光电效应方程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。爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。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。三.爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖三.爱因斯坦的光量子假设三.爱因斯坦的光量子假设【目标检测2】根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于（h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长）（

）A. B.C.D.A【目标检测3】如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零，由此可知阴极材料的逸出功为（）A．1.9eV B．0.6eVC．2.5eV D．3.1eV三.爱因斯坦的光量子假设A你收获了什么？爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能EK，与入射光的频率v的关系，但是很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压UC，怎样根据得到UC与v、W0的关系？思考1？三.爱因斯坦的光电效应方程三.爱因斯坦的光电效应方程思考2:如果你是密里根，如何设计实验测出普朗克常量h？

根据图17.2-2所示研究光电效应的电路，利用能够产生光电效应的两种（或多种）已知频率的光来进行实验，根据实验现象说明实验步骤和应该测量的物理量，写出根据本实验计算普朗克常量的关系式。实验步骤：（1）将图17.2-2电路图电源正负对调，滑动变阻器滑动触头滑至最左边，用频率为ν1的光照射，此时电流表中有电流。将滑动变阻器滑动触头缓慢右滑，同时观察电流表，当电流表示数为零时，停止滑动。记下伏特表的示数U1。（2）用频率为ν2的光照射，重复（1）的操作，记下伏特表的示数U2。

（3）应用计算h。（4）多次测量取平均值。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B练习2.一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D练习3.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，而是人为假设的练习B4.能引起人的视觉感应的最小能量为10-18J，已知可见光的平均波长约为0.6m，则进入人眼的光子数至少为

个，恰能引起人眼的感觉.练习35.关于光电效应下述说法中正确的是()A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光的频率无关D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能发生光电效应练习D练习课本P391、在可见光范围内，哪种颜色光的光子能量最大？想想看，这种光是否一定最亮？为什么？在可见光范围内，紫光的光子能量最大，因为其频率最高。紫光不是最亮的。一为光强，因为光的亮度由两个因素决定，二为人眼的视觉灵敏度。在光强相同的前提下，由于人眼对可见光中心部位的黄绿色光感觉最灵敏，因此黄绿色光应最亮。练习课本P392、在光电效应实验中 （1）如果入射光强度增加，将产生什么结果？（2）如果入射光频率增加，将产生什么结果？（1）当入射光频率高于截止频率时，光强增加，发射的光电子数增多； 当入射光频率低于截止频率时，无论光强怎么增加，都不会有光电子发射出来。（2）入射光的频率增加，发射的光电子最大初动能增加。练习课本例题P36分析由上面讨论结果可得：对于一定金属，逸出功W0是确定的，电子电荷e和普朗克常量h都是常量。所以遏止电压UC与光的频率ν之间是线性关系即：Uc—ν图象是一条斜率为的直线练习课本例题P36分析由上面讨论结果可得：遏止电压Uc与光电子的最大初动能Ek有关Ek越大，Uc越高；Uc为零，Ek为零，即没有光电子所以与遏止电压Uc=0对应的频率应该是截止频率νc由以上分析可知：根据数据作Uc—ν图象即可求得遏止电压Uc=0对应的频率就是截止频率νcUc—ν图象是一条斜率为的直线练习课本P395、根据图17.2-2所示研究光电效应的电路，利用能够产生光电效应的两种（或多种）已知频率的光来进行实验，怎样测出普朗克常量？根据实验现象说明实验步骤和应该测量的物理量，写出根据本实验计算普朗克常量的关系式