光电效应课件

第四章

原子结构和波粒二象性4.2光电效应1.“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度及其极大值对应的波长的变化情况是（）A．强度增大，波长增大 B．强度增大，波长减小C．强度减小，波长增大 D．强度减小，波长减小【复习】【解析】：随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。故选B。B高压感应圈捕捉电磁波的人——赫兹在麦克斯韦去世7年后的1886年，他的学生赫兹首次在实验室中完成了电磁波的发射和接收实验。实验中还意外的发现接收电路的间隙如果受到光照，则更容易产生电火花。赫兹1857－1894做个细心的人意外惊喜

把一块锌板连接在验电器上，开始时锌板带负电，验电器指针张开，用紫外线灯照射锌板，观察到什么现象？表明紫外线会让锌板失去电子验电器指针张角变小。为什么？一、光电效应现象（2）光电子：逸出的电子称为光电子。

（3）光电流：光电子定向移动形成的电流叫光电流（1）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。一、光电效应现象

要想进一步研究光电效应的规律，只有通过实验来研究。思考：影响光电效应的因素有哪些？2.研究光电效应的电路图窗口阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极板。阴极K在受到光照时能够发射光电子阳极A吸收阴极K发出的光电子，形成光电流？给两极板间提供电场E

阴极uAAK光电效应的实验

研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系。1、实验目的思考：两极板间为何要加外电压？实验探究一：光电子的有无光电子的有无与光的颜色（频率）有关想一想:光电子看不见怎么办？微观光电子数与宏观电流大小对应规律1:存在截止频率

c（1）当入射光的频率减小到某一数值

c时，则没有光电子逸出，则

c为截止频率二、光电效应的实验规律（2）入射光频率低于截止频率时，不管光照多强，金属都不会发生光电效应！（3）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。实验探究二：光电子的数量AKI光电流G加正向电压思考：光照条件不变的情况下，怎样才能增大光电流？u＝0U足够大思考：增大电压，光电流会无限增大吗？（2）入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，饱和电流越大.（1）光照不变，增大正向电压，电流表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值.规律2：存在着饱和电流U足够大实验还表明，光越强，到达A极的光电子增多。入射光强U足够大实验探究三：光电子的快慢1、光电子减速、电流减少2、最终电流减到零思考：1.当UAk=0时，I=0吗？2.怎样才能使光电流等于零？规律3：存在遏止电压Uc（使光电流减小到零的反向电压）

此时最大初动能的光电子到达A极时，动能刚好减小为0，而动能的改变是由于电场力做功：遏止电压黄光（强）从以下光电流与电压的关系图可得出什么结论？IUaOU黄光（弱）遏止电压蓝光Ub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.光的频率

改变时，遏止电压也会改变。规律4.光电效应具有瞬时性△当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。△精确测量表明产生电流的时间不超过10-9秒，即光电效应几乎是瞬时的。总结归纳：入射光的

决定着单位时间内发射的光电子的个数。入射光

决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能。显然：对于一定频率的光频率强度科学方法：通过巧妙的实验，把不可测量的光学量转化成可直接测量电学量。通过测饱和电流（可测量）单位时间发射的光电子数（不可直接测量）通过测遏止电压

（可测量）光电子的能量（不可直接测量）【例题1】在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用紫外线灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，下列说法正确的是（）A.验电器的指针带正电B.若减弱光照强度，验电器指针不张开C.若仅增大紫外线灯照射的强度，则单位时间内产生的光电子数减少D.若仅减小紫外线灯照射的强度，则可能不发生光电效应A课堂练习【例题2】图甲是光电效应的实验装置，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系。根据乙图中的曲线，可知（）A.在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大B.对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定C.遏止电压越大，说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大D.只要增大电压，光电流就会一直增大ABC课堂练习【例题3】当某种频率的光照射到光电管时，电流表中没有读数，以下这些操作，哪个可能使电流表有读数（）A.将电池的极性反转B.将变阻器的滑片向左移动C.将变阻器的滑片向右移动D.换用频率更高的光D课堂练习【例题4】如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应，欲使光子从阴极逸出的最大初动能增大，应采取的措施是（）A.改用红光照射B.改用紫光照射C.增大绿光的强度D.增大加在光电管上的正向电压B课堂练习

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1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)三.爱因斯坦的光电效应方程（1）在空间传播的光是连续还是是一份一份的？（2）光子的能量与什么有关系？（3）光子的能量如何表示？在空间传播的光不是连续的而是一份一份的，每一份叫做一个光子.光子的能量跟它的频率成正比E＝hνν表示光的频率h叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳．秒2.光电效应方程金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的引力所做功的最小值。Ek＝hν－W0三.爱因斯坦的光电效应方程①逸出功：有：W0=hν0不同金属,其逸出功

同。不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

，剩下的表现为逸出后电子的

，即：

逸出功W0初动能Ek或3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释Ek＝hν－W0ν0EKν－W00●解释截止频率●解释饱和光电流●解释瞬时性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。光电效应显示了光的

性粒子康普顿效应康普顿效应康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖(1892-1962)美国物理学家19271.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,这种现象叫做光的散射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。这个现象叫做康普顿效应。四、康普顿效应（一）康普顿效应1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难（二）康普顿效应解释中的疑难①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。②无法解释波长改变和散射角关系。2.光子理论对康普顿效应的解释①若光子和外层电子相碰撞，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。1.有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；2.首次在实验上