人教版（2019）高中物理选修三第四章第2节 光电效应教学课件PPT

这是一份物理选择性必修 第三册光电效应教学课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了存在截止频率c等内容，欢迎下载使用。
带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份地辐射或吸收的，每一份叫做一个能量子，每一个能量子的能量 ε=hν h为普朗克常量：h=6.626×10-34J·s
重新提出“光的粒子性”
光是电磁波，它能很好地解释光的干涉、衍射等现象，但是，光的波动说并不能成功地说明光的所有现象。早在1887年赫兹在做电磁的实验时，就偶然发现了一个后来被称作光电效应的现象，这个现象使光的波动说遇到了无法克服的困难.
让带负电的锌板与验电器相连，验电器指针张开，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器指针闭合，这个现象说明什么？
光电子定向移动形成的电流叫光电流。
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。
对于每种金属，都相应确定的截止频率c 。
当入射光频率 > c 时，电子才能逸出金属表面；
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
光照不变，增大电压，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。
因此光照条件一定时，阴极K发射的电子数目一定。
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。
加反向电压，如右图所示： 光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若
U=0时，I≠0，因为光电子有初速度。
则I=0，式中UC为遏止电压
：使光电流减小到零的反向电压
光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。
实验结果表明： 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10－9S（这个现象被称作“光电子的瞬时发射”）。
产生光电效应时光电子的最大初动能
单位时间内发射的光电子数
金属内部虽然有大量的自由电子，但通常情况下，这些电子不能逃逸出来的，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。
光照射到金属上，内部的电子获得能量，当能量超过了逸出功，电子便能逃逸出来形成光电子。 光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。这与实验是相符的。
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。
②若光只是一种波，不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。
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，但实验中几乎瞬间完成（10-9S）。
实验表明:对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.
①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关。
二.光电效应解释中的疑难
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。
三.爱因斯坦的光电效应理论
——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：
2.爱因斯坦的光电效应方程
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 就是光电效应的截止频率。
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，电子自然几乎是瞬时逸出的。
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。
3.光子说对光电效应的解释
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。
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。
4.光电效应理论的验证
爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖
1.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
2.一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
3.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
4. 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0.6m，则进入人眼的光子数至少为 个，恰能引起人眼的感觉.
5.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
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射
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。
按经典电磁理论： 如果入射X光是某种波长的电磁波，散射光的波长是不会改变的！
根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，它所发射的散射光频率应等于入射光频率。
光子理论对康普顿效应的解释
①若光子和外层电子相碰撞，碰撞过程中有能量损失，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。
五.康普顿效应解释中的疑难
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。
六.康普顿散射实验的意义
4.吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
对证实康普顿效应作出了重要贡献
动量能量是描述粒子的,频率和波长则是用来描述波的.