高中物理选修3-5光电效应 PPT
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高二物理鲁科版选修35课件：5.15.2 光电效应 康普顿效应
提示:光电效应和康普顿效应。
探究一
探究二
●名师精讲●
(1)光子说对康普顿效应的解释: 假定 X 射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的 两球碰撞很相似。按照爱因斯坦的光子说,一个 X 射线光子不仅具有能量 E=hν,而且还有动量,如图所示。这个光子与静止的电子发生弹性斜碰,光子 把部分能量转移给了电子,能量由 hν 减小为 hν',因此频率减小,波长增大。 同时,光子还使电子获得一定的动量。
10-9s 内发生光电效应。 2.光电效应的理论解释 (1)看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的,
每个光子的能量为 hν。 (2)hν=W+12mv2 称为爱因斯坦光电效应方程。
思考你对光电效应中的“光”是怎样认识的?
提示:这里的光,可以是可见光,也可以是紫外线、X 光等。
3.光电效应的应用 光电开关、光电成像和光电池都是光电效应的应用。
第5章 波与粒子
第1节 光电效应 第2节 康普顿效应
情境导入
用弧光灯照射连在验电器 上的锌板,验电器的金属 箔会张开一个角度;早晚 霞的颜色都是橘红色的。 你想知道上述现象的原因 吗?
课程目标
1.知道什么是光电效应,通过实验了解光电效 应实验现象。 2.理解爱因斯坦光子说,并能够用它解释光电效应 实验现象。 3.理解爱因斯坦光电方程,并能运用它来解决一些 简单问题。 4.了解康普顿效应的实验现象,了解光子理论对康 普顿效应的解释。 5.认识到光电效应证明了光子是具有能量的量子, 而康普顿效应进一步证明光子还具有动量,能像 实物粒子一样发生弹性碰撞,真正具有粒子的特 性。 6.认识光具有的波粒二象性,了解玻恩的概率波理 论对光的波粒二象性的解释。
探究一
探究二
●名师精讲●
(1)光子说对康普顿效应的解释: 假定 X 射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的 两球碰撞很相似。按照爱因斯坦的光子说,一个 X 射线光子不仅具有能量 E=hν,而且还有动量,如图所示。这个光子与静止的电子发生弹性斜碰,光子 把部分能量转移给了电子,能量由 hν 减小为 hν',因此频率减小,波长增大。 同时,光子还使电子获得一定的动量。
10-9s 内发生光电效应。 2.光电效应的理论解释 (1)看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的,
每个光子的能量为 hν。 (2)hν=W+12mv2 称为爱因斯坦光电效应方程。
思考你对光电效应中的“光”是怎样认识的?
提示:这里的光,可以是可见光,也可以是紫外线、X 光等。
3.光电效应的应用 光电开关、光电成像和光电池都是光电效应的应用。
第5章 波与粒子
第1节 光电效应 第2节 康普顿效应
情境导入
用弧光灯照射连在验电器 上的锌板,验电器的金属 箔会张开一个角度;早晚 霞的颜色都是橘红色的。 你想知道上述现象的原因 吗?
课程目标
1.知道什么是光电效应,通过实验了解光电效 应实验现象。 2.理解爱因斯坦光子说,并能够用它解释光电效应 实验现象。 3.理解爱因斯坦光电方程,并能运用它来解决一些 简单问题。 4.了解康普顿效应的实验现象,了解光子理论对康 普顿效应的解释。 5.认识到光电效应证明了光子是具有能量的量子, 而康普顿效应进一步证明光子还具有动量,能像 实物粒子一样发生弹性碰撞,真正具有粒子的特 性。 6.认识光具有的波粒二象性,了解玻恩的概率波理 论对光的波粒二象性的解释。
e7理选修3-5第二章：光电效应__光子(ppt)1
巩固练习：
4、若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应，则下列哪 一种方法可能使该金属发生光电效应（ D ） A. 增大入射光的强度 B. 增加光的照射时间 C. 改用黄光照射 D. 改用紫光照射
5、已知铯的极限频率为4.545×1014Hz，钠为6.0×1014Hz， 银为1.153×1015Hz，铂为1.529×1015Hz，当用波长为375nm 铯和钠 的光照射它们时，可发生光电效应的是__________________。 （光速c=3.0×108m/s，光速与波长、频率的关系：c =λf ）
光电子的最大初动能、 遏止电压都与光强无关， 而与频率有关
当入射光照射到光电管 阴极时，无论光强怎样， 几乎瞬间就产生了光电 子
五、量子假说 光子：
普朗克的量子假说：
在微观世界里，物理量的取值很多时候 是不连续的，只能取一些分立的值，这称为 量子化现象。
爱因斯坦的光子假说：
在空间传播的光不是连续的，而是一份 一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子， 光子的能量E 跟光的频率ν成正比。
11、三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的 金属a、b、c上，均恰能使金属中逸出光电子。已知三种光 线的波长λ甲>λ乙>λ丙，则： A A、用三种入射光照射金属a ，均可发生光电效应 B、用三种入射光照射金属c ，均可发生光电效应 C、用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应 D、用入射光甲照射金属b ，可能发生光电效应
巩固练习：
6、某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出， 若光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是 A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出 B 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 7、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
高中物理选修3-5光的粒子性ppt课件
(3)光强越大时，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，所以饱和电流与光强成正比．
4．遏止电压Uc与频率ν、W0的关系 由Ek＝eUc和Ek＝hν－W0联立得Uc＝heν－We 0.
三、康普顿效应及光子的动量 1．康普顿效应解释光的散射：康普顿效应的基本思想 是，X射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动 量，X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律 和动量守恒定律，求解这些方程，可以得出散射光波长的变化 值Δλ.理论推算的结果与实验现象符合得很好．
(1)每秒内由K极发射的光电子数目． (2)电子到达A极时的最大动能(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)．
【解析】 (1)设每秒发射光电子数为n. n＝Ime·t＝0.516.6××1100－－6×19 1＝3.5×1012个． (2)由光电效应方程可知 Ekm＝hν－W0＝hcλ－hλc0＝hc(1λ－λ10) 在AK间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，由动 能定理得
【解析】 (1)当入射光频率大于极限频率时才能发生光 电效应，设此时波长为λ0，极限频率为ν0，则由光速c＝λν，可 知当光波波长大于极限波长λ0时，其频率将小于极限频率ν0， 所以大于极限波长的光不能使金属发生光电效应，因此选项A 错误．
(2)由光电效应方程Ek＝hν－W可知，光电子的最大初动 能随入射光频率的增大而增大，但并不与入射光频率成正比， 因此选项B错误．由于光电子的最大初动能与入射光的强度无 关，显然选项C错误．
C．光子能量变大 D．波长变长
解析 光子与电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒．自
由电子碰撞前静止，碰撞后动量增加、能量增加，所以光子的
动量、能量减小，由E＝hν＝h
光电效应-PPT
放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的
形式辐射出来，因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。设t时间后放
射性元素的质量均为m，由衰变规律知：
。
m
m
A
(
1 2
)
t T1
mB(
1
t
)T2
,
mA
2 mB
2T2 T1
12
热点五 核反应方程
【例5】［2009年高考天津理综卷］下列说法正确的是( B D )
10
热点三 氢原子光谱
【例3】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发 出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原子自发跃迁时发 出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发
跃迁时最多可发出_6__条不同频率的谱线。
【解析】由于这群氢原子自发跃迁 发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系， 故可判断这群氢原子的最高能级为n=4， 画出氢原子谱线示意图(如图3.5-3-2所示 )可知，这群氢原子自发跃迁时最多可 发出6条不同频率的谱线。
0 1
e
)和2个中微
(2)研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017 s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝
1×1037 J/s)。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果
保留一位有效数字)；
(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。(可能用到的数据：银河系质量约为
N
N
0
(
1 2
t
)
,m
m0
(
1 2
t
)
6
要点六 核能的产生和计算
1.核能的计算方法
光电效应教学课件
光电效应中的动能定理 和反比例定律
解释与动能相关的重要公式， 以及光电子能量与频率的关系。
光电效应在物理学中的应用
1
光电效应在太阳能利用中的应用
探索如何利用光电效应将太阳能转化为可用能源。
2
光电效应在光电子学中的应用
探索光电子学领域中利用光电效应的种种应用，如光电探测和光电转换器件。
3
光电效应在原子物理学和量子力学中的应用
解释光电效应的两种观点， 帮助理解光与物质相互作 用的机制。
光电效应的实验装置 和原理
介绍实验中常用的装置和 测量原理，探索光子与电 子的相互作用过程。
光电效应的特点与规律
光电效应的特殊性质和 规律
深入研究光电效应的一些奇特 特性和遵循的物理规律。
光电效应中的一些重要 参数及其影响因素
探讨影响光电效应的参数，如 光强、波长和金属表面特性。
光电效应与其他物理现象的关系
光电效应与光谱学的关系
探讨光电效应与光谱学之间的 联系和相互作用。
光电效应与带电粒子的 运动类比
将光电效应与带电粒子的运动 进行对比和类比，加深理解。
光电效应与布拉格衍射 的对应关系
研究光电效应和布拉格衍射之 间的相似性及其在物理学中的 应用。
研究光电效应对原子结构和量子力学理论的重要影响。
光电效应实验
光电效应实验的基本 方法和注意事项
指导学生进行光电效应实 验时的基本步骤和实验注 意事项。
光电效应实验的数据 处பைடு நூலகம்和实验结果分析
教授如何处理实验收集到 的数据，并对实验结果进 行深入分析。
光电效应实验中的误 差与精度控制
介绍实验中常见误差来源 和如何控制误差，提高实 验精度。
光电效应-课件ppt课件
2.爱因斯坦的解释 1905年（爱因斯坦的奇迹年）， 《关于光的产生和转化的一个试探性观点》
逸出功
光子能量
h W 1 mv2
2 最大初动能
爱因斯坦光电效应方程
.
三、光电效应的理论解释
2.爱因斯坦的解释 h W 1 mv2
2
条件
= W 为 截 止 频 率 ， 小 于 截 止 频 率 则 不 能 发 生 光 电 效 应 。 h
.
三、光电效应的理论解释
3.爱因斯坦解释的验证
密里根通过测量光电效应的几个物理量， 由此计算普朗克常量h，并与黑体辐射 得到的h相比较，来验证爱因斯坦方程 的正确性。 爱因斯坦因为光电效应的工作获1921年 诺贝尔物理学奖。
思考10：如果你是密里根，你将 如何通过实验得到普朗克常量？
(课后思考)
.
能越大。
与强度无关。
同等频率下，光强越 大，单位时间逸出越 多。
同等频率下，光强越大，单 位时间逸出越多。
不矛盾
矛盾 可以通过长时间累积 光电效应具有瞬时性，几乎
能量使电子逸出。 不需要时间。
.
三、光电效应的理论解释 思考9：如何提出新的理论来解释光电效应？ 关键：给电子足够的能量逸出。
.
三、光电效应的理论解释
.
二、光电效应的实验规律 思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
A
.
二、光电效应的实验规律
思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
-
+
A
E
S
.
二、光电效应的实验规律
K
A
A V
R
E
S
.
二、光电效应的实验规律
逸出功
光子能量
h W 1 mv2
2 最大初动能
爱因斯坦光电效应方程
.
三、光电效应的理论解释
2.爱因斯坦的解释 h W 1 mv2
2
条件
= W 为 截 止 频 率 ， 小 于 截 止 频 率 则 不 能 发 生 光 电 效 应 。 h
.
三、光电效应的理论解释
3.爱因斯坦解释的验证
密里根通过测量光电效应的几个物理量， 由此计算普朗克常量h，并与黑体辐射 得到的h相比较，来验证爱因斯坦方程 的正确性。 爱因斯坦因为光电效应的工作获1921年 诺贝尔物理学奖。
思考10：如果你是密里根，你将 如何通过实验得到普朗克常量？
(课后思考)
.
能越大。
与强度无关。
同等频率下，光强越 大，单位时间逸出越 多。
同等频率下，光强越大，单 位时间逸出越多。
不矛盾
矛盾 可以通过长时间累积 光电效应具有瞬时性，几乎
能量使电子逸出。 不需要时间。
.
三、光电效应的理论解释 思考9：如何提出新的理论来解释光电效应？ 关键：给电子足够的能量逸出。
.
三、光电效应的理论解释
.
二、光电效应的实验规律 思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
A
.
二、光电效应的实验规律
思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
-
+
A
E
S
.
二、光电效应的实验规律
K
A
A V
R
E
S
.
二、光电效应的实验规律
人教版高中物理选修3-5课件光电效应
空白演示
在此输入您的封面副标题
光电效应
光的学说演变
学说 代表人物
依据
微粒说 牛顿
光的直进反射
观点 弹性粒子
波动说 惠更斯 干涉、衍射
光是一种机械波
电磁说 麦克斯韦 真空、横波、速度 电磁波
光子说 爱因斯坦的传播不连续，而是一份一份的，每一份 叫一个光子。
E=hγc=λγ
荷质比，肯定光电流和阴极射线都是高度运动的电子， 1906年获诺贝尔奖。 1900雷纳(Lenard,1862-1947)发现改变光强对截止电压 无影响，1905年获诺贝尔奖。 1905愛因斯坦(Einstein)提出光子理论和光电方程。直 到密立根实验证实了光电方程，光子理论才开始被人 们接受，1921年获诺贝尔奖。 1904~1916密立根(Millikan,1868-1953,美)历经十多年， 终于证实爱因斯坦的光子说和光电方程，并测得普朗 克常数，1923年获诺贝尔奖。
h=6.6260754×10-34J.s
光强
单位时间内照射到单位面积上的光的能量。
E光强=nhγ
n：单位时间打到单位面积上的光子数
三、光电效应现象
光电效应的历史发展
1887赫茲(H.Hertz)发现光电效应现象。 1899J.J.汤姆森(J.J.Thomson,1856-1940)测量光电流的
在此输入您的封面副标题
光电效应
光的学说演变
学说 代表人物
依据
微粒说 牛顿
光的直进反射
观点 弹性粒子
波动说 惠更斯 干涉、衍射
光是一种机械波
电磁说 麦克斯韦 真空、横波、速度 电磁波
光子说 爱因斯坦的传播不连续，而是一份一份的，每一份 叫一个光子。
E=hγc=λγ
荷质比，肯定光电流和阴极射线都是高度运动的电子， 1906年获诺贝尔奖。 1900雷纳(Lenard,1862-1947)发现改变光强对截止电压 无影响，1905年获诺贝尔奖。 1905愛因斯坦(Einstein)提出光子理论和光电方程。直 到密立根实验证实了光电方程，光子理论才开始被人 们接受，1921年获诺贝尔奖。 1904~1916密立根(Millikan,1868-1953,美)历经十多年， 终于证实爱因斯坦的光子说和光电方程，并测得普朗 克常数，1923年获诺贝尔奖。
h=6.6260754×10-34J.s
光强
单位时间内照射到单位面积上的光的能量。
E光强=nhγ
n：单位时间打到单位面积上的光子数
三、光电效应现象
光电效应的历史发展
1887赫茲(H.Hertz)发现光电效应现象。 1899J.J.汤姆森(J.J.Thomson,1856-1940)测量光电流的
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练习
4. 能引起人的视觉感应的最小能量为10-18J， 已知可见光的平均波长约为0.6m，则进入人眼 的光子数至少为 3 个，恰能引起人眼的感觉.
练习 5.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
教学目标
知识与技能： ▪ 1．通过实验了解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。3．了解康普顿效应，了解光子的动 量 过程与方法： ▪ 经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探 究的方法研究物理问题，验证物理规律。 3、情感态度与价值观： ▪ 领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲， 乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 ▪ 【重点难点】 ▪ 1、重点：光电效应的实验规律 ▪ 2、难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义
练习
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
练习
3.关于光子说的基本内容有以下几点，不正确 的是( B ) A.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份 的，每一份叫一个光子 B.光是具有质量、能量和体积的物质微粒子 C.光子的能量跟它的频率成正比 D.光子客观并不存在，而是人为假设的
eUc
4.光电效应解释中的疑难
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。
温光度越不强很，高逸时出，的电子不数越能多大，量光逸电出流，也是就由越于大受。 √
①到光金越属强表，面光层电的子引的力初作动用能，应电该子越要大从，金所属以中遏挣止电 压脱U出C来应，与必光的须强克弱服有这关个。引力做功。 ②不实管验光表的明频:对率于如一何定，颜只色要(光频足率够)的强光，, 电子都可获 得足无够论能光量的从强而弱逸如出何表,遏面止，电不压应是存一在样截的止.频率。
问题1：回顾前面的学习，总结人类
对光的本性的认识的发展过程？
光的波动说理论：
双缝干涉现象 单缝衍射现象
光是一种波
光的偏振现象
光是电磁波
光是横波
麦克期韦的电磁场 理论，赫兹的实验
认真观察下面的实验
点击下图视频图片开始播放
思考： 视频中 两个现 象产生 的原因
1.什么是光电效应
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。 逸出的电子称为光电子。
③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分
钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量， 这个时间远远大于10 S。-9
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。
5.爱因斯坦的光量子假设
1.光子： 光本身就是由一个个不可分 爱了因 启斯发坦，从他割 的普 提的 光朗 出能 的克 ：量 能的子 量能组 子量成 为子的h说ν。，中这频得些率到能为ν
光电子定向移动形成的电流叫光电流
2.光电效应现象的原理图及分析电路图
3.光电效应的实验规律
(1)、存在极限频率（截止频率）和极 限波长
▪ 入射光的频率低于 截止频率（或高于 极限波长)时不能发 生光电效应
▪ 不同金属的截止频 率不同
(2)光电子逸出具有瞬时性
▪ 当频率超过截止 频率时不论光怎 样微弱立刻产生 光电流。
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
效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
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；
6. 光子说对光电效应的解释
(1)只有当hν>W0时，才有光电 子逸出,就是光电效应的截止频率。
c
W0 h
(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。
(4)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。
(3)存在着饱和电流
▪ 在光照条件不变 的情况下，在电 流较小时电流随 电压的增大而增 大，但电流增大 到一定值时，即 使电压再增大， 电流也不会再增 大了
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
(4)存在着反向遏止电压
▪ 反向遏止电压的 大小只与入射光 的频率有关
1 2
mevc2
量子后来被称为光子。
爱因斯坦的光子说
Eh
5.爱因斯坦的光量子假设
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：
hEk W0
或 Ek hW0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0
——金属的逸出功
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.
二、光电效应解释中的疑难 三、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 （3）光子说对光电效应的解释
练习 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