光的粒子性PPT多媒体教学课件
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量子后来被称为光子。
爱因斯坦的光子说
E h
三.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：
h Ek W0
或 Ek h W0
Ek
1 2
me
vc2
——光电子最大初动能
W0
一.光电效应的实验规律
(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
遏 止
Is
兰光
电
压
黄光（ 弱）
Ub Ua
O
U
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC
1 2
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
17.2《科学的转折： 光的粒子性》
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
光电效应在极短的时间内完成
一.光电效应的实验规律
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.
才能逸出金属
表面；
•当入射光频率 < c时，无论光强多
大也无电子逸出金属表面。
一.光电效应的实验规律
(3)具有瞬时性
A
阳极
V
阴极
K
G
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”）。
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。
三.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
三.爱因斯坦的光量子假设
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。
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？
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），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
一.光电效应的实验规律
止电压是一样的. 光的频率
改变是，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。
阴极
A
K
阳极
G
V
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率 b.存在截止频率c
阳A 极
K阴 极
经研究后发现：
对于每种金属， 都相应确定的截
止频率c 。
G V
•当入射光频率
> c 时，电子
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
一.光电效应的实验规律
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。 光电子定向移动形成的电流叫光电流
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。 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。
——金属的逸出功
三.爱因斯坦的光量子假设
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
W0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。
一.光电效应的实验规律
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。
一.光电效应的实验规律
(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
mevc2
eUc
一 一
E v
－
F
E
则I=0，式中UC为遏止电压
速率最大的是 vc
最大的初动能
爱因斯坦的光子说
E h
三.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：
h Ek W0
或 Ek h W0
Ek
1 2
me
vc2
——光电子最大初动能
W0
一.光电效应的实验规律
(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
遏 止
Is
兰光
电
压
黄光（ 弱）
Ub Ua
O
U
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC
1 2
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
17.2《科学的转折： 光的粒子性》
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
光电效应在极短的时间内完成
一.光电效应的实验规律
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.
才能逸出金属
表面；
•当入射光频率 < c时，无论光强多
大也无电子逸出金属表面。
一.光电效应的实验规律
(3)具有瞬时性
A
阳极
V
阴极
K
G
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”）。
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。
三.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
三.爱因斯坦的光量子假设
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。
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？
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），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
一.光电效应的实验规律
止电压是一样的. 光的频率
改变是，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。
阴极
A
K
阳极
G
V
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率 b.存在截止频率c
阳A 极
K阴 极
经研究后发现：
对于每种金属， 都相应确定的截
止频率c 。
G V
•当入射光频率
> c 时，电子
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
一.光电效应的实验规律
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。 光电子定向移动形成的电流叫光电流
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。 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。
——金属的逸出功
三.爱因斯坦的光量子假设
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
W0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。
一.光电效应的实验规律
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。
一.光电效应的实验规律
(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
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一 一
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F
E
则I=0，式中UC为遏止电压
速率最大的是 vc
最大的初动能