高中物理-光的粒子性教学课件设计

高中物理选修3-5

《光的粒子性——光电效应》问题1.如何使一个电流表的指针

发生一定角度偏转？方案一：接入电源方案二：利用电磁感应方案三：问题2：如何使下面电路中电流表指针发生偏转？

锌板铜网问题3：请认真观察下面的实验，并分析实验现象？问题4：实验中电流表的指针发生了偏转，Why!？结论：

在光的照射下，金属中有电子逸出光电效应一.光电效应

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。光电子定向移动形成的电流叫光电流问题5：光电效应的规律是怎样的？(1)、存在截止频率

入射光的频率低于截止频率时,不能发生光电效应不同金属的截止频率不同光电效应的实验规律(2)存在着饱和电流在光照条件不变的情况下，在电流较小时电流随电压的增大而增大，但电流增大到一定值时，即使电压再增大，电流也不会再增大了.入射光越强，饱和电流越大。(3)存在着反向遏止电压反向遏止电压的大小只与入射光的频率有关光电子具有的最大初动能只与入射光的频率有关。(4)光电子逸出具有瞬时性当入射光的频率超过截止频率时，不论光怎样微弱都立刻产生光电流。问题6：用已有的知识对上述四条规律如何给出合理的解释？双缝干涉现象单缝衍射现象

光是一种波光的偏振现象光是横波麦克期韦的电磁场理论，赫兹的实验光是电磁波光的波动说理论：光照越强，单位时间照到单位面积上的能量越大。

以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以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。②光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。③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。①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。④如果光很弱，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，这个时间远远大于10-9S。√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.电子受到金属表面层的引力作用,要从金属中挣脱出来，就必须克服这个引力做功。用光的波动理论解释光电效应存在的困难。

×××问题7：如何解决上述矛盾？回顾：普朗克能量子理论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。h为普朗克恒量频率或一个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：爱因斯坦光电效应方程Ek--光电子的最大初动能爱因斯坦对光电效应的解释①方程表明：只有当hν>W0时，才有光电子逸出就是光电效应的截止频率。③电子一次性吸收一个光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。④对于同种颜色（频率相同）的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。②方程表明，光电子的最大初动能Ek与入射光的频率有关，与光的强弱无关，所以遏止电压只与入射光的频率有关。

爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时科学界的反应十分冷淡，量子论的创始人普朗克也责怪爱因斯坦的光子说“走得太远”，美国实验物理学家密立根将自己视为光的波动理论的捍卫者，并定下了工作目标：对爱因斯坦的光电效应方程进行彻底检验，以遏制这种“不可思议的”，“大胆的”和“轻率的”光子说。密立根对光电效应进行了长期的研究，在1916年发表的论文中，他公布了实验结果：光电子的最大动能与入射光频率的关系曲线，确实是一条直线，由直线斜率还精确测定了h的值。他写到“尽管有时我认为我掌握了与该方程不相符合的证据，但我发现，研究的时间越长，误差消除的越干净，方程预见的结果就越发符合我观察到的结果”。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。光的粒子性小结一.光电效应1.定义2.实验规律①存在截止频率：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；不同金属的截止频率不同。②存在着饱和电流：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存在遏止电压：光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。④具有瞬时性：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.

（3）光子说对光电效应的解释（2）爱因斯坦的光电效应方程三、爱因斯坦的光子说及光电效应方程（1）光子说：二、光的电磁理论解释光电效应碰到的困难。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BD4.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频率的增大而增大B.只