光的粒子性公开课

关于光的粒子性公开课教学目标：1.通过实验了解和掌握光电效应的实验规律；2.知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。第2页,共21页，2024年2月25日，星期天17世纪明确形成了两大对立学说牛顿惠更斯微粒说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性对光学的研究从很早就开始了……第3页,共21页，2024年2月25日，星期天表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一、光电效应现象第4页,共21页，2024年2月25日，星期天一、光电效应现象

当光线(包括不可见光)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。光电子定向移动形成的电流叫光电流

第5页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律电流表：测光电流的大小电压表：测两级之间的电压大小滑动变阻器：改变两级之间的电压大小第6页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律实验表明：当入射光的频率减小到某一数值γc时，没有光电子发出。实验结论1：存在截止频率，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。第7页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律实验表明：产生光电流的时间不超过10－9s。即光电效应发生几乎是瞬时的实验结论2：光电效应具有瞬时性第8页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律实验表明：保持光频率、光强不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。保持光频率不变，增大光强，饱和电流增大IOUAKIs黄光（强）黄光（弱）第9页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律实验结论3：1.存在饱和电流，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。第10页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律I0UAKIs黄光（强）黄光（弱）UAK=0时，Is=0吗？说明了什么？第11页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律使光电流减小到零的反向最小电压叫遏止电压遏止电压的大小表明逸出电子的初动能大小第12页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律实验表明：对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。且光的频率v改变时，遏止电压也会改变。II黄光（强）黄光（弱）遏止电压蓝光U2U1第13页,共21页，2024年2月25日，星期天二.光电效应的实验规律实验结论4：存在遏止电压，且跟光的频率有关，与光强无关，进而说明逸出光电子的最大初动能与光频率有关，与光强无关II黄光（强）黄光（弱）遏止电压蓝光U第14页,共21页，2024年2月25日，星期天三.光电效应解释中的疑难

看课本思考两个问题：1.什么是逸出功？2.经典电磁理论在哪些方面与实验结论矛盾？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。第15页,共21页，2024年2月25日，星期天

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。三.光电效应解释中的疑难

实验结论经典电磁理论入射光的越强，饱和电流越大强度越大，逸出的光电子数越多，光电流越大遏止电压只与频率有关，而与强度无关。遏止电压应与入射光的强度有关。如果光较弱，只要积累足够长时间，电子获得足够能量就会形成光电子存在截止频率γc当入射光频率低于截止频率，不能发生光电效应光电效应具有瞬时性能量的可以随时间积累对比吻合不符不符不符第16页,共21页，2024年2月25日，星期天四.爱因斯坦的光电效应方程

（1）光量子假设：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。我来了第17页,共21页，2024年2月25日，星期天四.爱因斯坦的光电效应方程

（2）光电效应方程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：或第18页,共21页，2024年2月25日，星期天四.爱因斯坦的光电效应方程

（3）对光电效应的实验现象解释：③光强较大时，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。

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当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比.

第19页,共21页，2024年2月25日，星期天1、光电效应的实验结论是：对于某种金属(

)A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱