光的粒子性市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

光粒子性光粒子性第一课时第一课时：光电效应：光电效应第1页教学目标：教学目标：1.经过试验了解和掌握经过试验了解和掌握光电效应试验规律光电效应试验规律；2.知道知道爱因斯坦光电效应方程以及意义爱因斯坦光电效应方程以及意义。第2页17世纪明确形成了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说波动说19世纪初证实了波动说正确性因为波动说没有数学基础以及牛顿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：光含有粒子性对光学研究从很早就开始了 第3页表明锌板在射线照射下失去电子而带正电表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一、光电效应现象一、光电效应现象第4页一、光电效应现象一、光电效应现象 当光线当光线(包含不可见光包含不可见光)照射在金属表面时，照射在金属表面时，金属中有电子逸出现象，称为金属中有电子逸出现象，称为光电效应光电效应。逸逸出电子称为出电子称为光电子光电子。光电子定向移动形成电流叫光电子定向移动形成电流叫光电流光电流 第5页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律电流表：电流表：测光电流测光电流大小大小电压表：电压表：测两级之测两级之间电压大小间电压大小滑动变阻器：滑动变阻器：改变改变两级之间电压大小两级之间电压大小第6页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律试验表明：试验表明：当入射光频率减小到某一数值当入射光频率减小到某一数值c时，没有光时，没有光电子发出。电子发出。试验结论试验结论1：存在截止频率，当入射光频存在截止频率，当入射光频率低于截止频率时不能发生光电效应。率低于截止频率时不能发生光电效应。第7页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律试验表明：试验表明：产生光电流时间不超出产生光电流时间不超出109s。即。即光电效应发生几乎是瞬时光电效应发生几乎是瞬时试验结论试验结论2：光电效应含有瞬时性光电效应含有瞬时性第8页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律试验表明：试验表明：保持光频率、保持光频率、光强不变，增大光强不变，增大U UAKAK，G G表中电流到达某一值后表中电流到达某一值后不再增大，即到达饱和不再增大，即到达饱和值。值。保持光频率不变，增大保持光频率不变，增大光强，饱和电流增大光强，饱和电流增大IOU UAKAKIs黄光（强）黄光（强）黄光（弱）黄光（弱）第9页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律试验结论试验结论3 3：1.1.存在饱和电流，入存在饱和电流，入射光越强，饱和电流射光越强，饱和电流越大，单位时间内发越大，单位时间内发射光电子数越多。射光电子数越多。第10页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律I0U UAKAKIs黄光（强）黄光（强）黄光（弱）黄光（弱）U UAKAK=0=0时，时，Is =0吗？说明了什么？吗？说明了什么？第11页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律使光电流减小到零反向最使光电流减小到零反向最小电压叫小电压叫遏止电压遏止电压遏止电压大小表明逸出遏止电压大小表明逸出电子初动能大小电子初动能大小第12页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律试验表明：试验表明：对于一定颜色（频率）对于一定颜色（频率）光，不论光强弱怎样，光，不论光强弱怎样，遏止电压都是一样。且遏止电压都是一样。且光频率光频率v改变时，遏止改变时，遏止电压也会改变。电压也会改变。II黄光（黄光（强）强）黄光（黄光（弱）弱）遏遏止止电电压压蓝光蓝光U U2 2U U1 1第13页二二.光电效应试验规律光电效应试验规律试验结论试验结论4：存在遏止电压存在遏止电压，且跟，且跟光频率相关光频率相关，与光强，与光强无关无关，进而说明逸出，进而说明逸出光电子最大初动能与光电子最大初动能与光频率相关，与光强光频率相关，与光强无关无关II黄光（黄光（强）强）黄光（黄光（弱）弱）遏遏止止电电压压蓝光蓝光U第14页三.光电效应解释中疑难 看书本思索两个问题：看书本思索两个问题：1.什么是逸出功？什么是逸出功？2.经典电磁理论在哪些方面与试验结论矛盾经典电磁理论在哪些方面与试验结论矛盾？使电子脱离某种金属所做功最小值，叫做这种金属逸出功逸出功。第15页 以上三个结论都与试验结果相矛盾，所以以上三个结论都与试验结果相矛盾，所以无法用经典波动理论来解释光电效应。无法用经典波动理论来解释光电效应。三.光电效应解释中疑难 试验结论试验结论经典电磁理论经典电磁理论入射光越强，饱和电流越入射光越强，饱和电流越大大强度越大，逸出光电子强度越大，逸出光电子数越多，光电流越大数越多，光电流越大遏止电压遏止电压只与频率相关，只与频率相关，而与强度无关。而与强度无关。遏止电压遏止电压应与入射光强应与入射光强度相关。度相关。假如光较弱，只要积累足假如光较弱，只要积累足够长时间，电子取得足够够长时间，电子取得足够能量就会形成光电子能量就会形成光电子存在截止频率存在截止频率c 当入射光当入射光频率低于截止频率，不能频率低于截止频率，不能发生光电效应发生光电效应光电效应含有瞬时性光电效应含有瞬时性能量能够随时间积累能量能够随时间积累对比对比吻合吻合不不符符不不符符不不符符第16页四.爱因斯坦光电效应方程（1 1）光量子假设：光子说光量子假设：光子说光本身就是由一个个光本身就是由一个个不可分割能量子组成，不可分割能量子组成，频率为频率为光能量子为光能量子为hh。这些能量子以后。这些能量子以后被称为被称为光子光子。第17页四.爱因斯坦光电效应方程（2 2）光电效应方程光电效应方程一个电子吸收一个光子能量一个电子吸收一个光子能量hh后，一部分能量后，一部分能量用来克服金属逸出功用来克服金属逸出功W W W W0 0 0 0，剩下表现为逸出后电，剩下表现为逸出后电子初动能子初动能E Ek k，即：，即：或或第18页四.爱因斯坦光电效应方程（3 3）对光电效应试验现象解释：对光电效应试验现象解释：光强较大时，包含光子数较多，照射金属光强较大时，包含光子数较多，照射金属时产生光电子多，因而饱和电流大。时产生光电子多，因而饱和电流大。对于任何一个金属，都有一个极限频率，入射光频对于任何一个金属，都有一个极限频率，入射光频对于任何一个金属，都有一个极限频率，入射光频对于任何一个金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于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；这个频率就不能发生光电效应；这个频率就不能发生光电效应；这个频率就不能发生光电效应；入射光照到金属上时，光电子发射几乎是瞬时，普入射光照到金属上时，光电子发射几乎是瞬时，普入射光照到金属上时，光电子发射几乎是瞬时，普入射光照到金属上时，光电子发射几乎是瞬时，普通不超出通不超出通不超出通不超出10101010-9-9-9-9秒；秒；秒；秒；光电子最大初动能与入射光强度无关，只伴随入射光电子最大初动能与入射光强度无关，只伴随入射光电子最大初动能与入射光强度无关，只伴随入射光电子最大初动能与入射光强度无关，只伴随入射光频率增大而增大；光频率增大而增大；光频率增大而增大；光频率增大而增大；当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比光强度成正比光强度成正比光强度成正比.第19页1 1、光电效应试验结论是：对于某种金属光电效应试验结论是：对于某种金属()A A不论光强多强，只要光频率小于极限频率就不能不论光强多强，只要光频率小于极限频率就不能产生光电效应产生光电效应B B不论光频率多低，只要光照时间足够长就能产生不论光频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应光电效应C C超出极限频率入射光强度越弱，所产生光电子最超出极限频率入射光强度越弱，所产生光电子最大初动能就越小大初动能就越小D D超出极限频率入射光频率越高，所产生光电子最超出极限频率入射光频率越高，所产生光电子最大初动能就越大大初动能就越大ADAD第20页2 2、在光电效应试验中，飞飞同学用同一光电管在不一在光电效应试验中，飞飞同学用同一光电管在不一样试验条件下得到了三条光电流与电压之间关系曲线样试验条件下得到了三条光电流与电压之间关系曲线(甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光)，如图所表示则可判断出，如图所表示则可判断出()A A甲光频率大于乙光频率甲光频率大于乙光频率B B乙光波长大于丙光波长乙光波长大于丙光波长C C乙光对应截止频率大于丙光截止频率乙光对应截止频率大于丙光截止频率D D甲光对应光电子最大初动能大于丙光光电甲光对应光电子最大初动能大于丙光光电子最大初动能子最大初动能B B第21页谢谢大家谢谢大家 爱因斯坦因为在光电效应方面贡献取得19诺贝尔物理学奖。密立根因为研究光电效应取得1923年诺贝尔物理学奖，而我们在自然科学领域诺奖还是空白，科学永无止境，未来由你们创造。课堂小结：课堂小结：1.几个概念：几个概念：光强度、光子能量、光电子最大初动能、光电流强度；1.光电效应试验规律光电效应试验规律；2.爱因斯坦光电效应方程以及意义爱因斯坦光电效应方程以及意义。第22页