光電效應 PPT學習教案

1、會計學1光電效應光電效應 光的電磁說使光的波動理論發(fā)展到相當完美的地步。光的電磁說使光的波動理論發(fā)展到相當完美的地步。赫茲赫茲 但是早在但是早在1887年赫茲在作電磁實驗時，偶然發(fā)現(xiàn)了一個后來被稱作光電效應的現(xiàn)象，這個現(xiàn)象使光的電磁說遇到了無法克服的困難。年赫茲在作電磁實驗時，偶然發(fā)現(xiàn)了一個后來被稱作光電效應的現(xiàn)象，這個現(xiàn)象使光的電磁說遇到了無法克服的困難。第1頁/共29頁一、光電效應（實驗）一、光電效應（實驗）二、光電效應的規(guī)律二、光電效應的規(guī)律三、研究波動理論在解釋光電效應時的矛盾三、研究波動理論在解釋光電效應時的矛盾四、理解愛因斯坦的光子說和光電效應方程四、理解愛因斯坦的光子說和光電效應

2、方程學習目標：學習目標：運用光子說解決矛盾運用光子說解決矛盾第2頁/共29頁第3頁/共29頁驗電器鋅板弧光燈e光電效應：光電效應：發(fā)射出來的電子叫光電子。發(fā)射出來的電子叫光電子。在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象。在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象。光電子光電子 :第4頁/共29頁 如鋅板用如鋅板用紫外線紫外線照射，能產生照射，能產生光電效應，光電效應， 用用可見光可見光照射則不能產生光電照射則不能產生光電效應。效應。實實驗驗結結論論 入射光的頻率必須大于某個值才能產生光電效入射光的頻率必須大于某個值才能產生光電效應，低于這個值的光，無論光的強度怎樣大，也不應，低于這個值的光，無論光的強度怎樣大，也不

3、能產生光電效應。能產生光電效應。實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象：這一頻率的界限叫做這一頻率的界限叫做極限頻率極限頻率. .第5頁/共29頁（1 1）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應，那么能使表格內）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應，那么能使表格內哪些金屬發(fā)生光電效應哪些金屬發(fā)生光電效應? ?（2 2）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應? ?（3 3）為什么各種金屬的極限頻率不同）為什么各種金屬的極限頻率不同? ? /Hz196260372558660 /nm15.3101411.510148.0710145.3810144.551014鉑銀鋅鉀銫幾種金屬的極限頻率 和極限波長0000問題：問題：1.

4、 任何一種金屬，都有一個任何一種金屬，都有一個極限頻率極限頻率第6頁/共29頁 即使入射光強度非常弱，只要即使入射光強度非常弱，只要入射光頻率大于極限頻率，電流入射光頻率大于極限頻率，電流表指針也幾乎隨著入射光照射立表指針也幾乎隨著入射光照射立即偏轉，精確實驗表明，即偏轉，精確實驗表明，光電子光電子發(fā)射的時間為發(fā)射的時間為1010-9-9秒。秒。第7頁/共29頁(1)最大初動能的概念最大初動能的概念(2)最大初動能的決定因素最大初動能的決定因素 第8頁/共29頁 光電效應中從金屬出來的電子，有的從金屬表面直接飛出，有的從內部出來沿途與其它粒子碰撞，損失部分能量，因此電子速度會有差異，直接從金屬

5、表面飛出的速度最大，其動能為光電效應中從金屬出來的電子，有的從金屬表面直接飛出，有的從內部出來沿途與其它粒子碰撞，損失部分能量，因此電子速度會有差異，直接從金屬表面飛出的速度最大，其動能為最大初動能最大初動能。(1)(1)最大初動能的概念最大初動能的概念vV第9頁/共29頁（2 2）最大初動能的決定因素）最大初動能的決定因素 光電子的最大初動能與入光電子的最大初動能與入射光強度無關，只隨入射光頻射光強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大。率的增大而增大。第10頁/共29頁光電效應的規(guī)律光電效應的規(guī)律3 3、光電子的最大初動能、光電子的最大初動能E Ek k 與入射光強度無關，只隨入射光頻率的增大

6、而增大與入射光強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大 2 2、光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的、光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的1010-9-9s s 1 1、任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當入射、任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當入射 光的頻率大于光的頻率大于極限頻率極限頻率，才能發(fā)生光電效應，才能發(fā)生光電效應 第11頁/共29頁思考思考為什么說光的波動理論無法解釋光電效應的規(guī)律？為什么說光的波動理論無法解釋光電效應的規(guī)律？ 光的波光的波動理論是怎動理論是怎樣描述光的樣描述光的能量的呢？能量的呢？第12頁/共29頁1 1、能量是連續(xù)的、能量是連續(xù)的2 2、光強（振幅）越大，光能越大，光的能量、光強（

7、振幅）越大，光能越大，光的能量與與 頻率無關頻率無關 光的波動理論描述光的能量光的波動理論描述光的能量第13頁/共29頁1 1、波動理論無法解釋極限頻率、波動理論無法解釋極限頻率2 2、光電子最大初動能的大小應與光強有關，與、光電子最大初動能的大小應與光強有關，與 頻率無關頻率無關 波動理論在解釋光電效應時的矛盾波動理論在解釋光電效應時的矛盾3 3、弱光照射時應有能量積累過程，不應瞬時發(fā)生、弱光照射時應有能量積累過程，不應瞬時發(fā)生第14頁/共29頁光的波動理論在解釋光電光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難。效應時遇到了巨大的困難。后來，愛因斯坦在普朗克量后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論

8、的啟發(fā)下，提出了子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學說光子學說普朗克愛因斯坦hE 第15頁/共29頁光子說光子說愛因斯坦在愛因斯坦在19051905年提出，在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子年提出，在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子. .光子的能量和頻率成正比：光子的能量和頻率成正比：hE hE hE 第16頁/共29頁逸出功逸出功：電子從金屬中飛出時需要克服：電子從金屬中飛出時需要克服原子核對它的吸引而做功，使電子脫離原子核對它的吸引而做功，使電子脫離某種金屬所做功的某種金屬所做功的最小值最小值叫做這種金屬叫做這種

9、金屬的逸出功。用的逸出功。用 W W 表示表示愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程E EK K 表示最大初動能表示最大初動能光電效應有力地證明了光具有粒子性光電效應有力地證明了光具有粒子性EK=hv-w第17頁/共29頁金屬中的某個電子全部金屬中的某個電子全部吸收吸收 并不需要積累能量并不需要積累能量 如果入射光子的頻率比較低，它的能量不能產生光電效應，而將所吸收的光子能量立刻轉化為內能，這就是金屬存在極限頻率的原因。第18頁/共29頁1.光電子和光子是一回事嗎？光電子和光子是一回事嗎？2.光子說和微粒說一樣嗎？光子說和微粒說一樣嗎？3.光子說和波動說的區(qū)別？光子說和波動說的區(qū)別？第19頁

10、/共29頁光的強度：光的強度：指的是單位時間里入指的是單位時間里入射到射到(金屬金屬)單位面積的光子總能量單位面積的光子總能量光的強度取決于：光的強度取決于：單位時間內照單位時間內照射的光子的個數(shù)和單個光子的能射的光子的個數(shù)和單個光子的能量量第20頁/共29頁 當入射光的頻率大于極限頻率時，當入射光的頻率大于極限頻率時， 光電流強度與入射光的強度成正比。光電流強度與入射光的強度成正比。實驗結論是實驗結論是: :第21頁/共29頁光電效應的規(guī)律光電效應的規(guī)律2 2、光電子的最大初動能、光電子的最大初動能E EK K 與入射光強度無關，與入射光強度無關， 只隨入射光頻率的增大而增大只隨入射光頻率的增大而增大 3 3、光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的、光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的 4 4、光電流隨入射光強度的增大而增大、光電流隨入射光強度的增大而增大1 1、任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當入射、任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當入射 光的頻率大于極限頻率，才能發(fā)生光電效應光的頻率大于極限頻率，才能發(fā)生光電效應 第22頁/共29頁光電效應的基本規(guī)律光電效應的基本規(guī)律愛因斯坦的光