17.2.1光的粒子性
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17.2_光的粒子性
实验步骤：
（1）将图17.2-2电路图电源正负对调，滑动变阻器 滑动触头滑至最左边，用频率为ν1 的光照射，此时 电流表中有电流。 将滑动变阻器滑动触头缓慢右滑， 同时观察电流表，当电流表示数为零时，停止滑动。 记下伏特表的示数U1。
（2）用频率为ν2的光照射，重复（1）的操作，记 下伏特表的示数U2。
若入射光强度一定时，入射光的光子数便取决于光子 的能量了，根据光子说可知E=hν，频率越大的光 子数就少，饱和光电流便小了，所以在光强一定时， 入射光的频率越大，则饱和电流越小.
五、光电效应方程的图像：
1、外加电压和光电流的关系（同种金属）
I
黄光（强）
蓝光
黄光（弱）
U c1 Uc2
O
U
光的强弱影响饱和电流 光的频率影响遏制电压
【课堂练习】 例3、在可见光范围内，哪种颜色光的光子能 量最大？想想看，这种光是否一定最亮？为 什么？ 答案： 在可见光范围内，紫光的光子能量最大， 因为其频率最高，但紫光不是最亮的。 光的亮度由两个因素决定，一为光强， 二为人眼的视觉灵敏度。 在光强相同的前提下，由于人眼对可见 光中心部位的黄绿色光感觉最灵敏，因此黄 绿色光应最亮。
阴极
A
阳极
K
G
V
思考2：如何才能使电流为0？
2、存在遏止电压Uc （反向截止电压）
当A接负极，K接正极 时，控制入射光的强度一 定，使UKA从0开始增大， 观察到电流表的示数逐渐 减小到0。 电流刚减小到0时对应 的UKA叫做遏止电压Uc。
阴极
A
阳极
K
G
V
对存在遏止电压的解释：
加上反向电压后，电 子受到的电场力方向与运 A 动方向相反，电子减速。 一 如果反向电压足够大， 一 电子将无法达到A板。临界 一 的电压值即为遏止电压Uc。 一
光的粒子性
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了两大对立学说
牛顿 微粒说
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世纪初证明了 波动说的正确性
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
惠更斯 波动说
一、光电效应现象
用弧光灯照射擦得很 亮的锌板，(注意用导 线与不带电的验电器 相连），发现验电器 指针张开; 再用与丝绸摩擦过的 玻璃棒去接触锌板， 则验电器的指针张角 会更大.
光电效应显示了光的粒子性。光子不但具有能量，也 具有动量。
爱因斯坦由于对光电效 应的解释和对理论物理 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
练习
分析
课本例题P34
由上面讨论结果 可得：
4.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做光电效应实验，测量金 属的遏止电压与入射光的频率，由此算出普朗克常量h ，并与 普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，在1915年证实了爱因斯 坦的光电效应方程，两种方法得到的普朗克常量h 在0.5%的误 差范围内一致，又一次证明了“光量子假说 ”理论的正确。
②电子1次吸收1个光子的全部能量，不能积累 能量，光电流几乎是瞬时发生的。
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。
三.爱因斯坦的光量子假说
爱因斯坦提出光子说解释光电效应的时候，实验测 量尚不精确，加上这种观点与当时的理论大相径庭， 因此并未被物理学家们广泛承认，甚至被说成是“在 思辨中迷失目标”的“冒昧的假设”。
高中物理 17.2光的粒子性详解
高中物理| 17.2光的粒子性详解波粒二象性——光的粒子性1光电效应现象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。
1光电效应的实验规律1. 存在饱和电流光照不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。
因为光照条件一定时，K 发射的电子数目一定。
实验表明：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。
2. 存在遏止电压和截止频率U = 0 时，I ≠ 0，因为电子有初速度,加反向电压，如图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动。
若,则I=0，式中Uc 为遏止电压。
遏止电压Uc ：使光电流减小到零的反向电压光电效应伏安特性曲线实验表明：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ν 改变时，遏止电压也会改变。
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。
截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率νc 。
当入射光频率ν > νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
3. 具有瞬时性实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。
更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10-9秒 ( 这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”)。
勒纳德等人通过实验得出以下结论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。
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。
17.2 光的粒子性(解析版)
17.2 光的粒子性学习目标1．了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法。
2．知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。
3．了解康普顿效应及其意义。
重点：1．掌握光强、遏止电压、截止频率、逸出功及其最大初动能的概念。
2．能够用爱因斯坦的光电效应方程解释光电效应现象及其实验规律。
难点：1．对能量子、光强、逸出功、最大初动能的理解。
2．光电效应方程的应用。
知识点一、光电效应1．光电效应现象：如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电。
实验装置：用弧光灯照射擦得很亮的锌板，（注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为30 度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。
2．概念：照射到金属表面的光（包括不可见光），能使金属中的电子从表面逸出的现象。
如图所示。
光电子：光电效应中发射出来的电子叫做光电子。
3．光电效应的实验装置：阴极K 和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，K 在受到光照时能够发射光电子。
电源加在K 与A 之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调。
光电子在电场作用下形成光电流。
1【题1】利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变【答案】D【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误。
因不知阴极K 的截止频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B 错误。
即使U AK＝0，电流表中也有电流，所以选项C 错误。
当滑动触头向B 端滑动时，U AK 增大，阳极A 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A 时，电流达到最大，即饱和电流。
高中人教版物理选修3-5课件：17.2 光的粒子性1
这表明对一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多
二 光电效应的实验规律
2 存在着遏止电压和截止频率 （1）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v改变是，遏止电压也会改变 这表明光电子的能量只与入射光的频率有有关，而与入射光的强弱无关
2
光的粒子性
电子
在金属表面处的电子，受到四周正离子 的引力合力向指向金属内部，电子要出 正离子 来须克服这些引力（也是阻力）做功， 需要一定的能量（动能） 思考3 ： 在距金属表面深度不同的电子，在离开金属的过程中，要克服 阻力做的功相同吗？ 不同。 越靠近金属表面的电子，克服阻力所要做的功越少 我们把电子在离开金属的过程中，克服阻力做功的最小值叫做这种金 属的逸出功。（实际也是最表面的电子出来时所要做的功）
2 用什么实验装置来研究光电效应？ 光电管、电源、变阻器，电压表、电流表 3 你发现光电效应有哪些规律？
2
二 光电效应的实验规律 1 存在着饱和电流
光的粒子性
（1）即在入射光照强度不变的情况下，随着所加正向电压的增大，当电压增大 到某一值时，光电流不再增大，趋向于一个饱和值
这说明，在入射光照强度不变的情况下，单位时间内阴极K发射的光电子数目是 一定的 （2） 实验表明：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
思考4：随着AK间电压的不断增大 ， 光电流会一直增大下去吗？ 不会的。当电压增大到一定的程度，所有 的电子将全部被拉过去，此时K板每秒发 出多少电子，A板每秒就接收多少电子， 即单位时间内通过导线截面的电荷量是一定值，电流为一定值，这个电 流，叫做饱和电流 石英窗囗
A
K
电场 E V
A
对光电效应的研究
17.2光的粒子性
（2）.爱因斯坦的光电效应方程
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：
h Ek W0
Ek h W0
或
1 2 Ek me vc ——光电子最大初动能 2 W0 ——金属的逸出功
（3）.光子说对光电效应的解释
4.光子理论对康普顿效应的解释
康普顿用光子理论成功的解释这种效应
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。
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未 被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动 理论。
（4）.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效 应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的值 与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的 正确。 由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电
小结
光的粒子性
一、光电效应的基本规律 1.光电效应现象 2.光电效应实验规律
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 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； 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.
17.2
对光学的研究
17世纪明确形成 了两大对立学说
17.2 光的粒子性
吴有训 （1897-1977）
六、光子的能量和动量
E mc E h
2
h h h P mc 2 c c c
h m 2 c
E h
P
h
动量能量是描述粒子的,
频率和波长则是用来描述波的
本节课小结
光的粒子性
一、光电效应现象 二、光电效应的基本规律
0
0.700 0.750
j =45O j =90
散射中出现 ≠0 的现象，称 为康普顿散射。 康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 。 2.新波长 随散射角的增大 而增大。 波长的偏移为
O
j =135O
波长 λ（A）
o
0
波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质 种类及入射的X射线的波长0 无关，
第十七章 波粒二象性
第二节 光的粒子性
一、光电效应现象
点击演示：光电效应实验：
在紫外线的照射下， 用紫外线照射锌板 有电子从锌板飞出， 可清楚看到： 灵敏验电器指针张开 锌板带了正电。
金属在光（包括不可见光）的照射下，从表 面逸出电子的现象叫 光电效应 发射出来的电子叫 光电子 光电子定向移动形成的电流叫光电流
四、爱因斯坦的光电效应方程 （1）光子： （2）爱因斯坦的光电效应方程
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
1 2 Ek me vc 2
h E k W0 E k h W0
——光电子最大初动能 ——金属的逸出功
温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力 作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。
六、光子的能量和动量
E mc E h
2
h h h P mc 2 c c c
h m 2 c
E h
P
h
动量能量是描述粒子的,
频率和波长则是用来描述波的
本节课小结
光的粒子性
一、光电效应现象 二、光电效应的基本规律
0
0.700 0.750
j =45O j =90
散射中出现 ≠0 的现象，称 为康普顿散射。 康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 。 2.新波长 随散射角的增大 而增大。 波长的偏移为
O
j =135O
波长 λ（A）
o
0
波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质 种类及入射的X射线的波长0 无关，
第十七章 波粒二象性
第二节 光的粒子性
一、光电效应现象
点击演示：光电效应实验：
在紫外线的照射下， 用紫外线照射锌板 有电子从锌板飞出， 可清楚看到： 灵敏验电器指针张开 锌板带了正电。
金属在光（包括不可见光）的照射下，从表 面逸出电子的现象叫 光电效应 发射出来的电子叫 光电子 光电子定向移动形成的电流叫光电流
四、爱因斯坦的光电效应方程 （1）光子： （2）爱因斯坦的光电效应方程
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
1 2 Ek me vc 2
h E k W0 E k h W0
——光电子最大初动能 ——金属的逸出功
温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力 作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。
光的粒子性(全)
)
B. hP/λc
C. λcP / h D. hλP / c
第2课时 康普顿效应、光子的动量
一.康普顿效应
1.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。
二.康普顿效应解释中的疑难
1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难 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无法解释波长的改变。
二.康普顿效应解释中的疑难
2.光子理论对康普顿效应的解释 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。
3.光子说对光电效应的解释 ①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与 入射光的频率成线性关系，与光强无关。只 有当hν>W0时，才有光电子逸出， c W0就是 h 光电效应的截止频率。 ②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要 积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发 生的。 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。
A．光的强度减弱到某一数值时， 就没有电子逸出
B．逸出的电子数一定减少
C．逸出的电子数有可能增加
D．逸出的电子数有可能不变
4.下列关于光电效应的说法正确的是（ D ） A．光电子的动能随照射光频率的增大而增大 B．光电子的初速度与照射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而 增大
20-21版：17.1~17.2 能量量子化 光的粒子性（创新设计）
和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体 答案 C
19
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
[要点归纳]
能量子的理解和计算
@《创新设计》
1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而 不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。
2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化 是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。
12
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
五、康普顿效应和光子的动量 阅读教材第35～36页内容，了解康普顿效应及其意义，知道光子的动量。 1.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 ，
这种现象叫作光的散射。 2.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X
28
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
[针对训练3] (多选)如图4所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏 电流计中没有电流通过。其原因可能是( )
A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间太短 D.电源正、负极接反
29
图4
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
2.爱因斯坦的光电效应方程
(1)表达式： hν ＝Ek＋W0或Ek＝ hν －W0。
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服
金属的 逸出功W0
，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。
11
课前自主梳理
课堂互动探究
19
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
[要点归纳]
能量子的理解和计算
@《创新设计》
1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而 不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。
2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化 是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。
12
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
五、康普顿效应和光子的动量 阅读教材第35～36页内容，了解康普顿效应及其意义，知道光子的动量。 1.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 ，
这种现象叫作光的散射。 2.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X
28
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
[针对训练3] (多选)如图4所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏 电流计中没有电流通过。其原因可能是( )
A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间太短 D.电源正、负极接反
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图4
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
2.爱因斯坦的光电效应方程
(1)表达式： hν ＝Ek＋W0或Ek＝ hν －W0。
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服
金属的 逸出功W0
，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。
11
课前自主梳理
课堂互动探究
17.2光的粒子性(1)
已知能使某金属产生光电效应的极限频率为v。
，则下列说法正确的是
验电器指针张开了一个角度，
．利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是( )
．金属表面的一个电子只能吸收一个光子
．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子
．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成
．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最
—v图象，已知钨的逸出功是
，若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个。
高中物理第十七章波粒二象性17.2光的粒子性课件新人教版选修350829381
光的大,故选项 C 正确,选项 D 错误。
答案：C
第十九页，共20页。
类型
(lèixíng)一
类型
(lèixíng)
二
题后反思由爱因斯坦光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)方程可知:光电子的
最大初动能由入射光的频率和金属材料的逸出功决定;入射光越强,饱和
光电流越大。
第二十页，共20页。
2
光的粒子(lìzǐ)性
第一页，共20页。
1.了解光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)及其实验规律。
2.知道爱因斯坦光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)方程及其意义。
3.了解康普顿效应及其意义。
第二页，共20页。
一
二
三
四
一、光电效应的实验规律
1.光电效应:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出,这种现象
值;斜率为普朗克常量。
第十四页，共20页。
类型(lèixíng)
一
类型
(lèixíng)二
对光电效应规律(guīlǜ)的理解
【例题1】 入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减
弱,而频率保持不变,那么(
)
A.从光照射金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B.逸出的光电子的最大初动能将减小
一
类型
(lèixíng)二
爱因斯坦光电效应方程(fāngchéng)的应用
【例题2】
研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真
空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形
成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象正确的是
答案：C
第十九页，共20页。
类型
(lèixíng)一
类型
(lèixíng)
二
题后反思由爱因斯坦光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)方程可知:光电子的
最大初动能由入射光的频率和金属材料的逸出功决定;入射光越强,饱和
光电流越大。
第二十页，共20页。
2
光的粒子(lìzǐ)性
第一页，共20页。
1.了解光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)及其实验规律。
2.知道爱因斯坦光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)方程及其意义。
3.了解康普顿效应及其意义。
第二页，共20页。
一
二
三
四
一、光电效应的实验规律
1.光电效应:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出,这种现象
值;斜率为普朗克常量。
第十四页，共20页。
类型(lèixíng)
一
类型
(lèixíng)二
对光电效应规律(guīlǜ)的理解
【例题1】 入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减
弱,而频率保持不变,那么(
)
A.从光照射金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B.逸出的光电子的最大初动能将减小
一
类型
(lèixíng)二
爱因斯坦光电效应方程(fāngchéng)的应用
【例题2】
研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真
空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形
成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象正确的是
《波粒二象性》17.2 光的粒子性
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
五、康普顿效应
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
康普顿效应
光子理论对康普顿效应的解释
0
0 0
自
由
原子
电
子
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，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。
吴有训
经典电磁理论在解释康普顿效应中的困难
按经典电磁理论： 光是电磁振动的传播
入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动
振动着的带电微粒从入射光吸收能量，并向 四周辐射，这就是散射光。
散射光的频率应该等于带电粒子受迫振动的 频率，也就是入射光的频率
因而散射光的波长与入射光的波长应该相同 ，不会出现λ>λ0的散射光
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。
四、爱因斯坦光量子假说
光量子假说： 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 ν 的光量子的能 量为 hν。这些能量子后来被称为光子。
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：
课外拓展 （欣赏一下）
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U
E vc － E
+
K
速率最大的是 vc
+ + + + + +
F
①.存在遏止电压UC
A
一 一 一 一 一
1 2 me vc eU c 2
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。 说明: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。
3.关于光电效应下述说法中正确的是( D )
A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大 而增大 B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长， 就一定能产生光电效应 C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光 的频率无关 D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个 频率的光不能发生光电效应
U K E vc － F
+ + + + + +
一
速率最大的是 vc
E
光电效应伏安特性曲线
饱 和 电 流
I
黄光（ 强） 蓝光 黄光（ 弱）
U bU a
遏 止 电 压
Is
O
U
(2)存在遏止电压和截止频率
②.存在截止频率c 经研究后发现：当入射光的频率减小到某一数 值c时，即使不施加反向电压也没 有光电流。 c称为截止频率。 (1)当入射光频率 < c时，无论光强多大也无 电子逸出金属表面（不发生光电效应）。 (2)当入射光频率 > c 时，电子才能逸出金 属表面；（发生光电效应）。
说明:锌板在射线照射下失去电子而带正电
一.光电效应的实验规律
1.什么是光电效应
(1)当光线照射在金属表面时，金属中的电子 从表面逸出的现象，称为光电效应。逸出的电 子称为光电子。
(2)光电子定向移动形成的电流叫光电流.
2.光电效应实验规律:
（1）存在饱和电流 光照不变，增大UAK，G表中电流也 增大但达到某一值后不再增大，即 达到饱和值（饱和电流）。 这说明什么呢？ 说明在一定的光照条件下，单位时 间内K发射的电子数目是一定的,电 压增大到一定值时,所有光电子都 被阳极A吸收了,即使再增大电压, 电流也不会增大. 实验表明： 对于一定颜色(频率)的光,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.
当堂训练 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( B ) 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
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( ) D 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
高中物理选修3-5第十七章
第十七章 波粒二象性 17.2 光的粒子性 第1课时
学习目标
掌握光电效应的实验规律。
自学指导（5分钟）
• 阅读课本P30-31，思考以下问题： • 1.什么是光电效应? • 2.光电效应实验有什么规律?
自学检测
• 1．光电效应定义：在光(包括不可见光)的照射下从物 体表面发射出电子的现象叫光电效应．发射出来的电 光电子． 子称为______ • 2．光电效应的规律 • (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 等于 或________ 大于 极限频率才能产生光电效应． ________ 最大初动能与入射光的强度无关，只随入射 (2)光电子的__________ 光频率的增大而增大． (3)只要入射光频率高于金属的极限频率，照到金属表面 时光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s，与光 无关 的强度________ ． (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
(2)存在遏止电压和截止频率
①存在遏止电压UC U=0时，I≠0， 因为光电子有初速度 加反向电压，如右图所示： 光电子所受电场力方向与光电子 速度方向相反，光电子作减速运 动。若 1 2 使光电流减小到零的反向电压
2
me vc eU c
Hale Waihona Puke 则I=0，式中UC为遏止电压
光电子的最大的初动能
A
一 一 一 一 一 一
问题:光是什么？
(1)光是一种电磁波，有波长和频率c=ν λ (2)不同颜色的光在真空中传播速度都相同，等于c。 (3)不同颜色的光频率不同。在不同介质中传播时传 播速度会变，但频率不变。 (4)不同颜色的光在同一种介质中传播速度不相同， 频率大的速度小。
一.光电效应的实验规律
问题:用紫外线照 射不带电的锌板， 观察验电器的指 针张角的变化？ 实验说明了什么？
(3)具有瞬时性
课堂小结
• 光电效应的实验规律 （1）存在饱和电流 (2)存在遏止电压和截止频率 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； 对于任何一种金属，都有一个截止频率，入射光的 频率必须大于这个截止频率，才能发生光电效应， 低于这个频率就不能发生光电效应 (3)具有瞬时性
对于每种金属，都相应确定的截止频率c 。
(3)具有瞬时性 光电效应在极短的时间内完成 实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光 频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是 随着入射光照射就立即偏转。时间不超过10－9 秒
一.光电效应的实验规律
通过实验得出以下结论： （1）存在饱和电流
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；
(2)存在遏止电压和截止频率
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； 对于任何一种金属，都有一个截止频率，入射光 的频率必须大于这个截止频率，才能发生光电效应， 低于这个频率就不能发生光电效应；
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.