光的粒子性公開課

關(guān)于光的粒子性公開課第一頁，共二十一頁，2022年，8月28日教學(xué)目標(biāo)：1.通過實驗了解和掌握光電效應(yīng)的實驗規(guī)律；2.知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。第二頁，共二十一頁，2022年，8月28日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說19世紀(jì)初證明了波動說的正確性由于波動說沒有數(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……第三頁，共二十一頁，2022年，8月28日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)象第四頁，共二十一頁，2022年，8月28日一、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，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電流

第五頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律電流表：測光電流的大小電壓表：測兩級之間的電壓大小滑動變阻器：改變兩級之間的電壓大小第六頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律實驗表明：當(dāng)入射光的頻率減小到某一數(shù)值γc時，沒有光電子發(fā)出。實驗結(jié)論1：存在截止頻率，當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應(yīng)。第七頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律實驗表明：產(chǎn)生光電流的時間不超過10－9s。即光電效應(yīng)發(fā)生幾乎是瞬時的實驗結(jié)論2：光電效應(yīng)具有瞬時性第八頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律實驗表明：保持光頻率、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IOUAKIs黃光（強(qiáng)）黃光（弱）第九頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律實驗結(jié)論3：1.存在飽和電流，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。第十頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律I0UAKIs黃光（強(qiáng)）黃光（弱）UAK=0時，Is=0嗎？說明了什么？第十一頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(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能大小第十二頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律實驗表明：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，遏止電壓也會改變。II黃光（強(qiáng)）黃光（弱）遏止電壓藍(lán)光U2U1第十三頁，共二十一頁，2022年，8月28日二.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律實驗結(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能與光頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)II黃光（強(qiáng)）黃光（弱）遏止電壓藍(lán)光U第十四頁，共二十一頁，2022年，8月28日三.光電效應(yīng)解釋中的疑難

看課本思考兩個問題：1.什么是逸出功？2.經(jīng)典電磁理論在哪些方面與實驗結(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。第十五頁，共二十一頁，2022年，8月28日

以上三個結(jié)論都與實驗結(jié)果相矛盾的，所以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應(yīng)。三.光電效應(yīng)解釋中的疑難

實驗結(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，只要積累足夠長時間，電子獲得足夠能量就會形成光電子存在截止頻率γc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)具有瞬時性能量的可以隨時間積累對比吻合不符不符不符第十六頁，共二十一頁，2022年，8月28日四.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個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。我來了第十七頁，共二十一頁，2022年，8月28日四.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程

（2）光電效應(yīng)方程一個電子吸收一個光子的能量hν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能Ek，即：或第十八頁，共二十一頁，2022年，8月28日四.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程

（3）對光電效應(yīng)的實驗現(xiàn)象解釋：③光強(qiáng)較大時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子多，因而飽和電流大。

①對于任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；②入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒；③光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大；④當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比.

第十九頁，共二十一頁，2022年，8月28日1、光電效應(yīng)的實驗結(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