2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修3 第4章原子结构和波粒二象性4.2光电效应(1)课件

光电效应\n锌板在照射下失去电子而带正电当光照射在金属表面时,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.\n一、光电效应的实验规律\n一、光电效应的实验规律当入射光频率减小到某一数值c时,A、K极板间不加反向电压,电流也为0.此时的光的频率c即为截止频率！1.截止频率理解：1.金属要发生光电效应与入射光强弱无关,只与频率有关.2.入射光频率低于截止频率时,不光光照多强,金属都不会发生光电效应！不同金属的截止频率不同.截止频率与金属自身的性质有关.\n一、光电效应的实验规律光照不变,增大UAK,G表中电流达到某一值后不再增大,即达到饱和值.2.饱和电流理解：频率不变,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.\n一、光电效应的实验规律当K、A间加反向电压,光电子克服电场力作功,当电压达到某一值Uc时,光电流恰为0.Uc称截止电压.3.截止电压理解：光电子克服电场力做功,到达A极板时速度刚好为零.同一种金属,截止电压只与光的频率有关.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,入射光的强弱无关.\n一、光电效应的实验规律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.4.光电效应具有瞬时性更精确的研究推知,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”）.\n一、光电效应的实验规律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.总结：\n二、光电效应经典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.几种金属的截止频率和逸出功\n二、光电效应经典解释中的疑难光越强,逸出的电子数越多,光电流也就越大.不管光的频率如何,只要光足够强,电子都可以获得足够能量从而逸出表面,不应存在截止频率.光越强,光电子的初动能应该越大,所以截止电压Uc应该与光的强弱有关.如果光很弱,按经典电磁理论估算,电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量.无法用经典的波动理论来解释光电效应.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.\n三、爱因斯坦的光电效应理论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.2.爱因斯坦的光电效应方程或——光电子最大初动能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：——金属的逸出功\n三、爱因斯坦的光电效应理论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，的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。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。\n四、康普顿效应和光子的动量1.光的散射光束通过某些介质时,可以看到光的散射现象.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.这种波长改变的散射称为康普顿效应.经典理论无法解释康普顿效应.经典理论认为：物质中的电子会随入射光以相同的频率振动,并向外辐射,即散射光的频率与入射光频率相等.而无法解释有Δλ存在的实验规律.X-ray\n四、康普顿效应和光子的动量3.康普顿效应的光量子理论解释（1）若光子和外层电子相碰撞,光子有一部分能量传给电子,散射光子的能量减少,于是散射光的波长大于入射光的波长.（2）若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞,光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量,根据碰撞理论,碰撞前后光子能量几乎不变,波长不变.（3）因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关,所以波长改变和散射角有关.\n四、康普顿效应和光子的动量4.康普顿散射实验的意义（1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设.（2）首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设.（3）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.康普顿的成功也不是一帆风顺的,在他早期的几篇论文中,一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒,后来才认识到还要用动量守恒.康普顿于1927年获诺贝尔物理奖.\n五、光的波粒二象性光具有波动性,又有粒子性,即波粒二象性.光在传播过程中表现出波动性,如干涉、衍射、偏振现象.光在与物质发生作用时表现出粒子性,如光电效应,康普顿效应.光子能量：光子动量：关于光的本性问题,我们不应该在微粒说和波动说之间进行取舍,而应该把它们看作是光的本性的两种不同侧面的描述.粒子性波动性\n1．在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器的指针就张开一个角度,如图所示,这时（）A．锌板带正电,指针带负电B．锌板带正电,指针带正电C．锌板带负电,指针带正电D．锌板带负电,指针带负电B\n2．一束黄光照射某金属表面时,不能产生光电效应,则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（）A．延长光照时间B．增大光束的强度C．换用红光照射D．换用紫光照射D\n3．关于光子说的基本内容有以下几点,不正确的是（）A．在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光子B．光是具有质量、能量和体积的物质微粒子C．光子的能量跟它的频率成正比D．光子客观并不存在,而是人为假设的B\n4．能引起人的视觉感应的最小能量为10-18J，已知可见光的平均波长约为0.6m，则进入人眼的光子数至少为个，恰能引起人眼的感觉。3\n5．关于光电效应下述说法中正确的是（）A．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B．只要入射光的强度足够强,照射时间足够长,就一定能产生光电效应C．在光电效应中,饱和光电流的大小与入射光的频率无关D．任何一种金属都有一个极限频率,低于这个频率的光不能发生光电效应D