《光的粒子性》PPT课件
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第十三章--光的粒子性PPT课件
3.当入射光的频率>临阈频率时，无论光的
强度多微弱，只要光一照射到金属上，就
几乎立刻观测到光电子。
二、爱因斯坦的光子假说
光量子 =光子
爱因斯坦光电效应方程
h 1mυ2 A
2.
10
电子在挣脱金属束缚时所作的功叫逸出功
由爱因斯坦光电效应方程能圆满解释光电
效应的实验结果
1．要使电子能够逸出金属表面，光子的能
.
17
（2）具有光学谐振腔
2．激光的特性
（1）方向性好
（2）单色性好
（3）强度大
（4）相干性好
二、激光生物效应和医学应用
1．激光的生物效应
（1） 激光的热效应
（2） 激光的光化学效应
（3） 激光的机械效应
（4） 激光的电磁场效应
.
18
（5） 激光的生物刺激效应 2．激光的医学应用 （1）治疗 （2）诊断 三、生物光学成像 四、光学生物传感器
量h不能小于A，换言之，能够产生光电效
应的入射光的最低频率应满足下列关系
h0 A 或
0
A h
2．对同一种金属来说，光电子的初速度与
入射光的频率成正比，而与入射光的强度
无关
.
11
3．在金属中，一个电子能够一次全部吸收一
个入射光子的能量，只要光子的能量大于金
属的逸出功，则这个电子立即逸出金属表面，
而不需要时间去积累能量
人体辐射的总功率为
P = 1 .7 3 5 .6 7 1 8 0 34 0 8 66 W 0
.
6
四、普朗克量子假说 1900年普朗克提出了一个全新的黑体辐射 公式:
MT2hc25
1
hc
光的粒子性课件
[解析] 光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有 光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能不 变；若减弱光的强度，入射光子的数目减少，逸出的光电 子数就会减少。综上可知，本题答案为A。
[答案] A
对于光电效应的实验规律，常对“发生光电效应”的条 件进行考查。“发生”时需满足：照射光的频率大于金属的 极限频率，即ν>νc。或当光子的能量ε>W0，而光电子的最 大初动能只与照射光的频率有关，而与强度无关，强度大 小决定了逸出光电子的数目多少。
3．光电效应
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 电子 从表面逸出的现象。
(2)光电子：光电效应中发射出来的电子 。
(3)光电效应的实验规律： ①存在着饱和 光电流：在光的颜色不变的情况下，入
射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入 射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 。
[关键一点] 康普顿效应和光电效应都揭示了光具有粒子
性，也证明了爱因斯坦光子说的正确性。
1．对热辐射的理解 (1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波。 (2)辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有 所不同。这是热辐射的一种特性。 (3)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显 著的不同。
2．一般物体的辐射与黑体辐射的比较
(3)Ekm－ν曲线。如图17－1－2所示 是光电子最大初动能Ekm随入射光频率ν的 变化曲线。这里，横轴上的截距是截止频 率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的 负值；斜率为普朗克常量。
图17－1－2
2．光子说对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系： 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越 多，因而饱和光电流越大。所以，入射光频率一定时，饱和光 电流与光强成正比。 (2)存在截止频率和遏止电压： 爱因斯坦光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率 成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定， 与光强无关。光电效应方程同时表明，只有 hν＞W0 时，才有光 电子逸出，νc＝Wh0就是光电效应的截止频率。
[答案] A
对于光电效应的实验规律，常对“发生光电效应”的条 件进行考查。“发生”时需满足：照射光的频率大于金属的 极限频率，即ν>νc。或当光子的能量ε>W0，而光电子的最 大初动能只与照射光的频率有关，而与强度无关，强度大 小决定了逸出光电子的数目多少。
3．光电效应
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 电子 从表面逸出的现象。
(2)光电子：光电效应中发射出来的电子 。
(3)光电效应的实验规律： ①存在着饱和 光电流：在光的颜色不变的情况下，入
射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入 射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 。
[关键一点] 康普顿效应和光电效应都揭示了光具有粒子
性，也证明了爱因斯坦光子说的正确性。
1．对热辐射的理解 (1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波。 (2)辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有 所不同。这是热辐射的一种特性。 (3)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显 著的不同。
2．一般物体的辐射与黑体辐射的比较
(3)Ekm－ν曲线。如图17－1－2所示 是光电子最大初动能Ekm随入射光频率ν的 变化曲线。这里，横轴上的截距是截止频 率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的 负值；斜率为普朗克常量。
图17－1－2
2．光子说对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系： 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越 多，因而饱和光电流越大。所以，入射光频率一定时，饱和光 电流与光强成正比。 (2)存在截止频率和遏止电压： 爱因斯坦光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率 成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定， 与光强无关。光电效应方程同时表明，只有 hν＞W0 时，才有光 电子逸出，νc＝Wh0就是光电效应的截止频率。
光的粒子性课件
③光电效应具有 瞬时性 ．光电效应几乎是瞬时的，无 论入射光怎么微弱，时间都不超过 10－9 s.
(4)逸出功 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，用 W0 表示，不同金属的逸出功 不同 ．
2．思考判断 (1)任 何频率的光照射 到金属表面都可 以发生光电效 应．(×) (2) 金 属 表 面 是 否 发 生 光 电 效 应 与 入 射 光 的 强 弱 有 关．(×) (3)入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射 的．(√)
光的粒子性
光电效应
1.基本知识 (1)定义 照射到金属表面的光，能使金属中的电子 从表面逸出 的现象． (2)光电子 光电效应中发射出来的 电子 ．
(3)光电效应的实验规律 ①存在着 饱和 电流．入射光强度一定，单位时间内阴极 K 发射的光电子数 一定 ．入射光越强，饱和电流 越大．表 明入射光越强，单位时间内发射的光电子数 越多 ．即入射 光越强，单位时间内发射的光电子数 越多 ． ②存在着 遏止 电压和截止频率．遏止电压的存在意味 着光电子具有一定的 初速度 ．对于一定颜色(频率)的光， 无论光的 强弱 如何，遏止电压都是 一样 的，即光电子的 能量只与入射光的 频率 有关．当入射光的频率 低于 截止 频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生．
3．光子的能量与入射光的强度 光子的能量即每个光子的能量，其值为 E＝hν(ν 为光子 的频率)，其大小由光的频率决定．入射光的强度指单位时间 内照射到金属表面单位面积上的总能量；入射光的强度等于 单位时间内光子能量与入射光子数的乘积． 4．光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流， 随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱 和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所 加电压大小无关．
光的粒子性 ppt课件
红､橙､黄､绿四种单色光中,能量最小的是( ) A
A.红光
B.橙光
C.黄光
D.绿光
注意：红橙黄绿青蓝紫，波长逐渐减小，频率逐渐增大
巩固应用
对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点,以下说法正确的是 A.以某一个最少能量值一份一份地辐射和吸收 ABD B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.吸收的能量可以是连续的 D.辐射和吸收的能量是量子化的
24000.35106 4.21021个. 6.6310343.0108
光电效应
❖ 1、光电效应 在光的照射下物体发射出电子的现象,叫做光电效应
❖ 2、光电子 发射出来的电子称为光电子
❖ 3、光电流 光电子定向移动形成的电流叫光电流
❖ 4、逸出功：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。不同金属,其逸出功不同。
现象叫做光的散射
❖ 2、康普顿效应 ❖ 在散射的光线中,除了有与入射光波长相同的射线外,还有波
长比入射光波长更长的射线,人们把这种波长变化的现象叫 做康普顿效应
❖ 3、意义 ❖ 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；证实了“光子具有
动量”；证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量 守恒定律仍然是成立的
率有关（频率越高,光电子的最大初动能越大）,而 与入射光的强度无关
③频率低于νc的入射光不能使光电子逸出.（无论光的 强度多大,照射时间多长）
④光的照射和光电子的逸出几乎是同时的 (<10-9 s)
爱因斯坦的光电效应方程
1.光子说(1905年提出)
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。
17.1 能量量子化 17.2 光的粒子性
光的粒子性PPT课件
“Subtle is the Lord, but malicious He is not”
主是誨澀的，但是牠並無惡意。
-
- Einstein 32
博闻苦思，好学进取
年
轻
时
的
爱
因
“如果我以
斯 坦
速度c追随一条
光线运动，我应
当看到什么现象
呢？”
-
33
m2cEKm0c2
E K 运动时的能量 m0c 2静止时的能量
E k m e a c U e x K U 0 流(2.)遏0止叫电截势止差频U率c —(也—称使红光限电).
(3)瞬时性: 只要频率大 流为零时的反向电压.
于截止频率,光电效应产 遏止电势差(eUc = Ekmax)与
生的时间不超过10-9s.
- 入射光频率成线性关系39
实验指出：遏止电压和入射光频率有线性关系，即：
1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出：饱和光电流和入射光光强成正比。
结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光 光强成正比 .
当反向电压加至U 0 时光电流为零，称 U 0 为遏止电压。 2 . 光电子初动能和入射光频率的关系
遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：
12mm2 eU0
-
38
与入射光强无关.
MB(T)T4
5 .6 1 7 8 W 0 m 2 K 4 斯特藩常数
黑体的单色辐出度与温度的四次方成正比
维恩（Wien)位移定律
mTb
b2 .8 9 1 3 0 m K 维恩常数
当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值向短波
方向移动。
-
11
利用红外线检测人体的健康状态，本图片是
光的粒子性PPT课件
知识点一 光电效应 提炼知识 一、光电效应 1．光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象叫 作光电效应，发射出来的电子叫作光电子．
2．光电效应的实验规律． (1)实验规律之一，存在饱和电流： 在光照条件不变的情况下，随着所加 电压增大，光电流存在一个饱和值， 也就是在电流较小时随着电压的增大 而增大，当电流增大到一定值之后， 即使电压再增大．电流也不会增大了． 这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．
2．光电效应的规律． (1)光电效应的实验结果． 首先在入射光的强度与频率不变的 情况下，IU 的实验曲线如图所示．曲线 表明，当加速电压 U 增加到一定值时， 光电流达到饱和值 Im.这是因为单位时间 内从阴极 K 射出的光电子全部到达阳极 A.
答案：D
拓展一 光电效应
1．光电效应现象． 如图所示，用弧光灯照射锌板， 与锌板相连的验电器就带正电，即锌板也 带正电．这说明锌板在光的照射下发射出了电子． (1)定义：在光的照射下物体发射出电子的现象，叫 作光电效应，发射出来的电子叫作光电子．
(2)研究光电效应的实验装置(如图所示)．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．
判断正误
1．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效 应．(×)
2．金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有 关．(×)
3．入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时 发射的．(√)
小试身手
1．(多选)在光电效应现象中，下列说法中正确的是 ()
A．入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大 B．光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大 C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入 射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应 D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会 发生光电效应
172光的粒子性 ppt课件
量子后来被称为光子。
Eh
2020/12/27
15
四.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
电子一般情况下只吸收一个光子，获得的能量是hν，
这些能量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
21
五.康普顿效应
康普顿正在 测晶体对X 射线的散射
2020/12/27
22
五.康普顿效应
3.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
晶体
2020/12/27
光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质)
X 射线谱仪 23
六.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
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。
4
实验演示
把擦得很亮的锌板连 接在验电器上，用紫 外线灯照射锌板，发 现验电器指针发生了 偏转。
说明什么现象？
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
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5
一.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。
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6
二.光电效应的实验规律
9
(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC：
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。
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因：为 EK1 2mevc2eU c
代E 入 k hW 0可得
hW0 eUc
h
17
四、光电效应在近代技术中的应用
1、光控继电器 可以用于自动控制， 自动计数、自动报警、
K K1
K2
自动跟踪等。
K4 K3
放大器
K5
2、光电倍增管
控制机构
可对微弱光线进行放大，
可使光电流放大105~108
倍，灵敏度高，用在工
hEk W0
或 Ek hW0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0
——金属的逸出功
h
13
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，
光电效应的截止频率。
c
W 0就是
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。
h
14
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。
mevc2
eUc
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。
阴极
A
K
阳极
G
V
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。h
7
b. 存在截止频率c
经研究后发现：
对于每种金属，
都相应确定的截
止频率c 。
•当入射光频率
mevc2
eUc
一 一
E v
－
F
E
则I=0，式中UC为遏止电压
h
速率最大的是 vc
最大的初动能 5
(2) 存在遏止电压和截止频率
A
阳极
V
阴极
K
G
光电效应伏安特性曲线
饱 和 电
I
黄光（ 强）
流
遏 止
Is
兰光
电
压
黄光（ 弱）
Ub Uha
O
U6
(2) 存在遏止电压和截止频率 a.存在遏止电压UC
1 2
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
h
3
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 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。
A
阳极
V
阴极
K
G
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。
h
4
(2) 存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC：使光电流减小到零的反向电压
++++++
U=0时，I≠0， 因为电子有初速度 A
UK
加反向电压，如右图所示：
一
光电子所受电场力方向与光电子 一
速度方向相反，光电子作减速运 一
动。若
一
1 2
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。
h
15
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
h 尔物理学奖
16
思考与讨论
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。
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h 来解释光电效应。 11
> c 时，电子
才能逸出金属
表面；
•当入射光频率 < c时，无论光强3) 具有瞬时性
A
阳极
V
实验结果：即使入射光的强度
阴极
非常微弱，只要入射光频率大
K
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。
G 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”）。
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.
h
10
二、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。
光 温越度强不， 很逸 高出 时的 ，电子数不越能多大，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应来与，光必的须强克弱服有这关个。引力做功。
光电效应在极短的时间内完成
h
9
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；
人教版选修3-5
第十七章 波粒二象性
第二节 光的粒子性
h
1
一、光电效应的实验规律
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。。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
h
2
1、什么是光电效应
三、爱因斯坦的光电效应方程
爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启 发，他提出：
1、光子：
光本身就是由一个个不可分 割的能量子组成的，频率为ν 的光的能量子为hν。这些能
量子后来被称为光子。
Eh
爱因斯坦的光子说
h
12
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：
程、天文、科研、军事
等方面。
h
A
18
应用
光电管 •光 I
A K
电流计
电源
h
19
四、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。