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1、光的粒子性光的粒子性第一课时第一课时：光电效应：光电效应1.教学目标：教学目标：1.通过实验了解和掌握通过实验了解和掌握光电效应的实验规律光电效应的实验规律；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。2.17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 3.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4.一、光电
2、效应现象一、光电效应现象 当光线当光线(包括不可见光包括不可见光)照射在金属表面时，照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为金属中有电子逸出的现象，称为光电效应光电效应。逸出的电子称为逸出的电子称为光电子光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电子定向移动形成的电流叫光电流光电流 5.二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律电流表：电流表：测光电流测光电流的大小的大小电压表：电压表：测两级之测两级之间的电压大小间的电压大小滑动变阻器：滑动变阻器：改变改变两级之间的电压大两级之间的电压大小小6.二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验表明：实验表明：当入射光的频率减小到某一数值当入射光
3、的频率减小到某一数值c时，没有时，没有光电子发出。光电子发出。实验结论实验结论1：存在截止频率，当入射光的存在截止频率，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。频率低于截止频率时不能发生光电效应。7.二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验表明：实验表明：产生光电流的时间不超过产生光电流的时间不超过109s。即光电效应发生几乎是瞬时的即光电效应发生几乎是瞬时的实验结论实验结论2：光电效应具有瞬时性光电效应具有瞬时性8.二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验表明：实验表明：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表中电流达到某一值后表中电流达
4、到某一值后不再增大，即达到饱和不再增大，即达到饱和值。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）9.二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验结论实验结论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，单位时间内发射的光电子数越多。射的光电子数越多。10.二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律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？11
5、.二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律使光电流减小到零的反向使光电流减小到零的反向最小电压叫最小电压叫遏止电压遏止电压遏止电压的大小表明逸遏止电压的大小表明逸出电子的初动能大小出电子的初动能大小12.二二.光电效应的实验规律光电效应的实验规律实验表明：实验表明：对于一定颜色（频率）对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样何，遏止电压都是一样的。且光的频率的。且光的频率v改变改变时，遏止电压也会改变。时，遏止电压也会改变。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 113.二二.光电效应的实验规律光电效应
6、的实验规律实验结论实验结论4：存在遏止电压存在遏止电压，且跟，且跟光的频率有关光的频率有关，与光，与光强无关强无关，进而说明逸，进而说明逸出光电子的最大初动出光电子的最大初动能与光频率有关，与能与光频率有关，与光强无关光强无关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U14.三.光电效应解释中的疑难 看课本思考两个问题：看课本思考两个问题：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实验结论矛盾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逸出功。15.以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以上三个结论都与实
7、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。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 实验结论实验结论经典电磁理论经典电磁理论入射光的越强，饱和电流入射光的越强，饱和电流越大越大强度越大，逸出的光电强度越大，逸出的光电子数越多，光电流越大子数越多，光电流越大遏止电压遏止电压只与频率有关，只与频率有关，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的应与入射光的强度有关。强度有关。如果光较弱，只要积累足如果光较弱，只要积累足够长时间，电子获得足够够长时间，电子获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
8、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具有瞬时性光电效应具有瞬时性能量的可以随时间积累能量的可以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16.四.爱因斯坦的光电效应方程（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的能量子组不可分割的能量子组成的，频率为成的，频率为的光的光的能量子为的能量子为hh。这些。这些能量子后来被称为能量子后来被称为光光子子。我来了我来了17.四.爱因斯坦的光电效应方程（2 2）光电效应方程光电效应方程一个电子吸收一个光子的能量一个电子吸收一个光子的能量hh后，一部分能后，一部分能量用来
9、克服金属的逸出功量用来克服金属的逸出功W W W W0 0 0 0，剩下的表现为逸，剩下的表现为逸出后电子的初动能出后电子的初动能E Ek k，即：，即：或或18.四.爱因斯坦的光电效应方程（3 3）对光电效应的实验现象解释：对光电效应的实验现象解释：光强较大时，包含的光子数较多，照射金光强较大时，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。属时产生的光电子多，因而饱和电流大。对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的对于任何一种金属，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
10、能发生光电效应，低频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低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；于这个频率就不能发生光电效应；于这个频率就不能发生光电效应；于这个频率就不能发生光电效应；入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过一般不超过一般不超过一般不超过10101010-9-9-9-9秒；秒；秒；秒；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着光电子的
11、最大初动能与入射光的强度无关，只随着光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着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；入射光的频率增大而增大；入射光的频率增大而增大；入射光的频率增大而增大；当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与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入射光的强度成正比入射光的强度成正比入射光的强度成正比.19.1 1、光电效应的实验结论是：对于某种金属光电效应的实验结论是：对于某种金属()A A无论光强多强，只要光的频率小于极限频率
12、就不无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应能产生光电效应B B无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应生光电效应C C超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小子的最大初动能就越小D D超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大子的最大初动能就越大ADAD20.2 2、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线
13、实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光)，如图所示则可判断出，如图所示则可判断出()A A甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率B B乙光的波长大于丙光的波长乙光的波长大于丙光的波长C C乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能光电子最大初动能B B21.谢谢大家谢谢大家 爱因斯坦因为在光电效应方面的贡献获得爱因斯坦因为在光电效应方面的贡献获得1921年的年的诺贝尔物理学奖。密立根因为研究光电效应获得诺贝尔物理学奖。密立根因为研究光电效应获得1923年诺贝尔物理学奖，而我们在自然科学领域诺奖还是年诺贝尔物理学奖，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。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：光的强度、光子的能量、光电子的最大初动能、光电流的强度；1.光电效应的实验规律光电效应的实验规律；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。22.