光的粒子性公开课ppt课件

光的粒子性光的粒子性第一第一课时：光：光电效效应1a光的粒子性第一课时：光电效应1a教学目教学目标：1.通通过实验了解和掌握了解和掌握光光电电效效应应的的实验规实验规律律；2.知道知道爱爱因斯坦光因斯坦光电电效效应应方程以及意方程以及意义义。2a教学目标：2a17世纪明确形成了两大对立学说牛牛顿惠更斯惠更斯微粒说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性对光学的研究从很早就开始了 3a17世纪明确形成了两大对立学说牛顿惠更斯微粒说波动说19世纪表明表明锌板在射板在射线照射下失去照射下失去电子而子而带正正电一、光一、光电效效应现象象4a表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一、光电效应现象4a一、光一、光电效效应现象象 当光当光线(包括不可包括不可见光光)照射在金属表面照射在金属表面时，金属中有金属中有电子逸出的子逸出的现象，称象，称为光光电效效应。逸出的逸出的电子称子称为光光电子子。光光电子定向移子定向移动形成的形成的电流叫流叫光光电流流 5a一、光电效应现象 当光线(包括不可见光)照射在金属表面时，二二.光光电效效应的的实验规律律电流表：流表：测光光电流流的大小的大小电压表：表：测两两级之之间的的电压大小大小滑滑动变阻器：阻器：改改变两两级之之间的的电压大大小小6a二.光电效应的实验规律电流表：测光电流的大小6a二二.光光电效效应的的实验规律律实验表明：表明：当入射光的当入射光的频率减小到某一数率减小到某一数值c时，没有，没有光光电子子发出。出。实验结论1：存在截止存在截止频率，当入射光的率，当入射光的频率低于截止率低于截止频率率时不能不能发生光生光电效效应。7a二.光电效应的实验规律实验表明：当入射光的频率减小到某一数值二二.光光电效效应的的实验规律律实验表明：表明：产生光生光电流的流的时间不超不超过109s。即光即光电效效应发生几乎是瞬生几乎是瞬时的的实验结论2：光光电效效应具有瞬具有瞬时性性8a二.光电效应的实验规律实验表明：8a二二.光光电效效应的的实验规律律实验表明：表明：保持光保持光频率、率、光光强不不变，增大，增大U UAKAK，G G表中表中电流达到某一流达到某一值后后不再增大，即达到不再增大，即达到饱和和值。保持光保持光频率不率不变，增大，增大光光强，饱和和电流增大流增大IOU UAKAKIs黄光（黄光（强）黄光（弱）黄光（弱）9a二.光电效应的实验规律实验表明：保持光频率、光强不变，增大U二二.光光电效效应的的实验规律律实验结论3 3：1.1.存在存在饱和和电流，入流，入射光越射光越强，饱和和电流流越大，越大，单位位时间内内发射的光射的光电子数越多。子数越多。10a二.光电效应的实验规律实验结论3：10a二二.光光电效效应的的实验规律律I0U UAKAKIs黄光（黄光（强）黄光（弱）黄光（弱）U UAKAK=0=0时，Is =0吗？说明了什么？明了什么？11a二.光电效应的实验规律I0UAKIs黄光（强）黄光（弱）UA二二.光光电效效应的的实验规律律使光使光电流减小到零的反向流减小到零的反向最小最小电压叫叫遏止遏止电压遏止遏止电压的大小表明逸的大小表明逸出出电子的初子的初动能大小能大小12a二.光电效应的实验规律使光电流减小到零的反向最小电压叫遏止电二二.光光电效效应的的实验规律律实验表明：表明：对于一定于一定颜色（色（频率）率）的光，无的光，无论光的光的强弱如弱如何，遏止何，遏止电压都是一都是一样的。且光的的。且光的频率率v改改变时，遏止，遏止电压也会改也会改变。II黄光（黄光（强）黄光（黄光（弱）弱）遏遏止止电压蓝光光U U2 2U U1 113a二.光电效应的实验规律实验表明：对于一定颜色（频率）的光，无二二.光光电效效应的的实验规律律实验结论4：存在遏止存在遏止电压，且跟，且跟光的光的频率有关率有关，与光，与光强无关无关，进而而说明逸明逸出光出光电子的最大初子的最大初动能与光能与光频率有关，与率有关，与光光强无关无关II黄光（黄光（强）黄光（黄光（弱）弱）遏遏止止电压蓝光光U14a二.光电效应的实验规律实验结论4：存在遏止电压，且跟光的频三.光电效应解释中的疑难 看看课本思考两个本思考两个问题：1.什么是逸出功？什么是逸出功？2.经典典电磁理磁理论在哪些方面与在哪些方面与实验结论矛盾矛盾？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逸出功。15a三.光电效应解释中的疑难 看课本思考两个问题：使电子脱离某种 以上三个以上三个结论都与都与实验结果相矛盾的，所果相矛盾的，所以无法用以无法用经典的波典的波动理理论来解来解释光光电效效应。三.光电效应解释中的疑难 实验结论经典典电磁理磁理论入射光的越入射光的越强，饱和和电流流越大越大强度越大，逸出的光度越大，逸出的光电子数越多，光子数越多，光电流越大流越大遏止遏止电压只与只与频率有关，率有关，而与而与强度无关。度无关。遏止遏止电压应与入射光的与入射光的强度有关。度有关。如果光如果光较弱，只要弱，只要积累足累足够长时间，电子子获得足得足够能量就会形成光能量就会形成光电子子存在截止存在截止频率率c 当入射光当入射光频率低于截止率低于截止频率，不能率，不能发生光生光电效效应光光电效效应具有瞬具有瞬时性性能量的可以随能量的可以随时间积累累对比比吻合吻合不不符符不不符符不不符符16a 以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经四.爱因斯坦的光电效应方程（1 1）光量子假光量子假设：光子：光子说光本身就是由一个个光本身就是由一个个不可分割的能量子不可分割的能量子组成的，成的，频率率为的光的光的能量子的能量子为hh。这些些能量子后来被称能量子后来被称为光光子子。我来了我来了17a四.爱因斯坦的光电效应方程（1）光量子假设：光子说光本身就四.爱因斯坦的光电效应方程（2 2）光光电效效应方程方程一个一个电子吸收一个光子的能量子吸收一个光子的能量hh后，一部分能后，一部分能量用来克服金属的逸出功量用来克服金属的逸出功W W W W0 0 0 0，剩下的表，剩下的表现为逸逸出后出后电子的初子的初动能能E Ek k，即：，即：或或18a四.爱因斯坦的光电效应方程（2）光电效应方程一个电子吸收一四.爱因斯坦的光电效应方程（3 3）对光光电效效应的的实验现象解象解释：光光强较大大时，包含的光子数，包含的光子数较多，照射金多，照射金属属时产生的光生的光电子多，因而子多，因而饱和和电流大。流大。对对于任何一种金属，都有一个极限于任何一种金属，都有一个极限于任何一种金属，都有一个极限于任何一种金属，都有一个极限频频率，入射光的率，入射光的率，入射光的率，入射光的频频率必率必率必率必须须大于大于大于大于这这个极限个极限个极限个极限频频率，才能率，才能率，才能率，才能发发生光生光生光生光电电效效效效应应，低，低，低，低于于于于这这个个个个频频率就不能率就不能率就不能率就不能发发生光生光生光生光电电效效效效应应；入射光照到金属上入射光照到金属上入射光照到金属上入射光照到金属上时时，光，光，光，光电电子的子的子的子的发发射几乎是瞬射几乎是瞬射几乎是瞬射几乎是瞬时时的，的，的，的，一般不超一般不超一般不超一般不超过过10101010-9-9-9-9秒；秒；秒；秒；光光光光电电子的最大初子的最大初子的最大初子的最大初动动能与入射光的能与入射光的能与入射光的能与入射光的强强度无关，只随着度无关，只随着度无关，只随着度无关，只随着入射光的入射光的入射光的入射光的频频率增大而增大；率增大而增大；率增大而增大；率增大而增大；当入射光的当入射光的当入射光的当入射光的频频率大于极限率大于极限率大于极限率大于极限频频率率率率时时，光，光，光，光电电流的流的流的流的强强度与度与度与度与入射光的入射光的入射光的入射光的强强度成正比度成正比度成正比度成正比.19a四.爱因斯坦的光电效应方程（3）对光电效应的实验现象解释：1 1、光光电效效应的的实验结论是：是：对于某种金属于某种金属()A A无无论光光强多多强，只要光的，只要光的频率小于极限率小于极限频率就不率就不能能产生光生光电效效应B B无无论光的光的频率多低，只要光照率多低，只要光照时间足足够长就能就能产生光生光电效效应C C超超过极限极限频率的入射光率的入射光强度越弱，所度越弱，所产生的光生的光电子的最大初子的最大初动能就越小能就越小D D超超过极限极限频率的入射光率的入射光频率越高，所率越高，所产生的光生的光电子的最大初子的最大初动能就越大能就越大ADAD20a1、光电效应的实验结论是：对于某种金属()AD20a2 2、在光在光电效效应实验中，中，飞飞同学用同一光同学用同一光电管在不同管在不同实验条件下得到了三条光条件下得到了三条光电流与流与电压之之间的关系曲的关系曲线(甲光、乙光、丙光甲光、乙光、丙光)，如，如图所示所示则可判断出可判断出()A A甲光的甲光的频率大于乙光的率大于乙光的频率率B B乙光的波乙光的波长大于丙光的波大于丙光的波长C C乙光乙光对应的截止的截止频率大于丙光的截止率大于丙光的截止频率率D D甲光甲光对应的光的光电子最大初子最大初动能大于丙光的能大于丙光的光光电子最大初子最大初动能能B B21a2、在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得谢谢大家大家 爱因斯坦因因斯坦因为在光在光电效效应方面的方面的贡献献获得得1921年的年的诺贝尔物理学物理学奖。密立根因。密立根因为研究光研究光电效效应获得得1923年年诺贝尔物理学物理学奖，而我，而我们在自然科学在自然科学领域域诺奖还是是空白，科学永无止境，未来由你空白，科学永无止境，未来由你们创造。造。课堂小堂小结：1.几个概念：几个概念：光的强度、光子的能量、光电子的最大初动能、光电流的强度；1.光光电电效效应应的的实验规实验规律律；2.爱爱因斯坦光因斯坦光电电效效应应方程以及意方程以及意义义。22a谢谢大家 爱因斯坦因为在光电效应方面的贡献获得1921