光的粒子性公開課課件

1、光的粒子性公開課,光的粒子性,第一課時(shí)：光電效應(yīng),光的粒子性公開課,教學(xué)目標(biāo)： 1.通過實(shí)驗(yàn)了解和掌握光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律； 2.知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。,光的粒子性公開課,17世紀(jì)明確形成了兩大對立學(xué)說,牛頓,惠更斯,微粒說,波動(dòng)說,19世紀(jì)初證明了波動(dòng)說的正確性,由于波動(dòng)說沒有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說一直占上風(fēng),19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得愛因斯坦在20世紀(jì)初提出了光子說：光具有粒子性,對光學(xué)的研究,從很早就開始了 ,光的粒子性公開課,表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電,一、光電效應(yīng)現(xiàn)象,光的粒子性公開課,一、光電效應(yīng)現(xiàn)象,當(dāng)光線(包括不可見光)照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電

2、子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。,光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,電流表：測光電流的大小 電壓表：測兩級(jí)之間的電壓大小 滑動(dòng)變阻器：改變兩級(jí)之間的電壓大小,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,實(shí)驗(yàn)表明：,當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值c時(shí)，沒有光電子發(fā)出。,實(shí)驗(yàn)結(jié)論1：存在截止頻率，當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,實(shí)驗(yàn)表明： 產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超過109s。即光電效應(yīng)發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的 實(shí)驗(yàn)結(jié)論2：光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,實(shí)驗(yàn)表明：保持

3、光頻率、光強(qiáng)不變，增大UAK，G表中電流達(dá)到某一值后不再增大，即達(dá)到飽和值。 保持光頻率不變，增大光強(qiáng)，飽和電流增大,I,O,UAK,Is,黃光（強(qiáng)）,黃光（弱）,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,實(shí)驗(yàn)結(jié)論3： 1.存在飽和電流，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,I,0,UAK,Is,黃光（強(qiáng)）,黃光（弱）,UAK=0時(shí)，Is =0嗎？說明了什么？,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,使光電流減小到零的反向最小電壓叫遏止電壓,遏止電壓的大小表明逸出電子的初動(dòng)能大小,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,實(shí)驗(yàn)表明

4、：,對于一定顏色（頻率）的光，無論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的。且光的頻率v改變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變。,I,I,黃光（ 強(qiáng)）,黃光（ 弱）,遏 止 電 壓,藍(lán)光,U2,U1,光的粒子性公開課,二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,實(shí)驗(yàn)結(jié)論4：,存在遏止電壓 ，且跟光的頻率有關(guān) ，與光強(qiáng)無關(guān) ，進(jìn)而說明逸出光電子的最大初動(dòng)能與光頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān),I,U,光的粒子性公開課,三.光電效應(yīng)解釋中的疑難,看課本思考兩個(gè)問題： 1.什么是逸出功？ 2.經(jīng)典電磁理論在哪些方面與實(shí)驗(yàn)結(jié)論矛盾？,使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。,光的粒子性公開課,以上三個(gè)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的，所以無法用經(jīng)

5、典的波動(dòng)理論來解釋光電效應(yīng)。,三.光電效應(yīng)解釋中的疑難,實(shí)驗(yàn)結(jié)論,經(jīng)典電磁理論,入射光的越強(qiáng)，飽和電流越大,強(qiáng)度越大，逸出的光電子數(shù)越多，光電流越大,遏止電壓只與頻率有關(guān)，而與強(qiáng)度無關(guān)。,遏止電壓應(yīng)與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。,如果光較弱，只要積累足夠長時(shí)間，電子獲得足夠能量就會(huì)形成光電子,存在截止頻率c 當(dāng)入射光頻率低于截止頻率，不能發(fā)生光電效應(yīng),光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性,能量的可以隨時(shí)間積累,對比,吻合,不符,不符,不符,光的粒子性公開課,四.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,（1）光量子假設(shè)：光子說,光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為的光的能量子為h。這些能量子后來被稱為光子。,我來了,光的粒子性

6、公開課,四.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,（2）光電效應(yīng)方程,一個(gè)電子吸收一個(gè)光子的能量h后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek，即：,或,光的粒子性公開課,四.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程,（3）對光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋：,光強(qiáng)較大時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子多，因而飽和電流大。,對于任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)； 入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過10-9秒； 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大； 當(dāng)入射光的頻率

7、大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比.,光的粒子性公開課,1、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對于某種金屬() A無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng) B無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng) C超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小 D超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大,AD,光的粒子性公開課,2、在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示則可判斷出(),A甲光的頻率大于乙光的頻率 B乙光的波長大于丙光的波長 C乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D甲光對應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能,B,光的粒子性公開課,謝謝大家,愛因斯坦因?yàn)樵诠怆娦?yīng)方面的貢獻(xiàn)獲得1921年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。密立根因?yàn)檠芯抗怆娦?yīng)獲得192