光的粒子性解析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,一、光电效应,物体在光的照射下发射电子的现象叫光电效应，发射出来的电子叫光电子。,1、,光电效应:,2、光电管:,利用光电效应制成的一种光学元件，它的作用是把光信号转变为电信号,第1页/共34页,一、光电效应 物体在光的照射下发射电子的现象叫光电效应,1,二、光电效应的实验规律,实验装置,第2页/共34页,二、光电效应的实验规律实验装置第2页/共34页,2,二、光电效应的实验规律,第3页/共34页,二、光电效应的实验规律第3页/共34页,3,二、光电效应的实验规律,（,1,）存在饱和电流,光照不变，增大,U,AK,，,G,表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。,因为光照条件一定时，,K,发射的电子数目一定。,实验表明：,在光的颜色不变的情况下，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。,阳极,阴极,第4页/共34页,二、光电效应的实验规律（1）存在饱和电流光照不变，增大UAK,4,二、光电效应的实验规律,(2),存在遏止电压和截止频率,第5页/共34页,二、光电效应的实验规律(2)存在遏止电压和截止频率第5页/共,5,二、光电效应的实验规律,实验表明,:,对于一定颜色,(,频率,),的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的,.,光的频率,改变时，遏止电压也会改变。,a.,存在遏止电压,U,C,光电子的,最大初动能,只与,入射光的频率,有关，与入射光的强弱无关。,阳极,阴极,(2),存在遏止电压和截止频率,第6页/共34页,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,6,二、光电效应的实验规律,阳极,阴极,b.,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，电子才能逸出金属面；,(2),存在遏止电压和截止频率,第7页/共34页,二、光电效应的实验规律阳极阴极b.对于每种金属，都相应确定的,7,二、光电效应的实验规律,(3),具有瞬时性,阳极,阴极,只要入射光频率大于被照金属的极限频率，,电流表指针就立即偏转。,光电子发射所经过的时间不超过,10,9,秒,光电效应在极短的时间内完成,第8页/共34页,二、光电效应的实验规律(3)具有瞬时性阳极阴极只要入射光频率,8,二、光电效应的实验规律,光电效应的规律,1、任何一种金属，都存在极限频率,0,，,只有当入射光,0,，才能发生光电效应,2、光电流随入射光强度的增大而增大,3、光电子的最大初动能,E,k,与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大,4、光电效应的发生几乎是瞬时的,t,W,0,时，才有光电子逸出，就是光电效应的截止频率。,电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。,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。,第14页/共34页,三.爱因斯坦的光量子假设3.光子说对光电效应的解释爱因斯坦,14,三,.,爱因斯坦的光量子假设,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,。,爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。,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，,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。,第15页/共34页,三.爱因斯坦的光量子假设由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明,15,三,.,爱因斯坦的光量子假设,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,密立根由于,研究基本电荷和,光电效应,，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。,获得,1923,年诺贝尔物理学奖,。,第16页/共34页,三.爱因斯坦的光量子假设爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对,16,四、光电效应在近代技术中的应用,放大器,控制机构,可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。,1.,光控继电器,可对微弱光线进行放大，可使光电流放大,10,5,10,8,倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面,。,2.,光电倍增管,第17页/共34页,四、光电效应在近代技术中的应用放大器控制机构 可以用,17,典例精讲,例题：由密立根实验,(,U,c,和,v,的关系,),计算普朗克常量,很难测,E,k,，怎样改成,U,c,与,v,、,W,0,关系？提示：,E,k,=,eU,c,第18页/共34页,典例精讲例题：由密立根实验(Uc和v的关系)计算普朗克常量很,18,由图象求参数的方法：,电源电动势和内阻（直接求参数）,（用图象求平均值）,随堂演练,第19页/共34页,由图象求参数的方法：随堂演练第19页/共34页,19,第2课时、康普顿散射,2、光的粒子性,第20页/共34页,第2课时、康普顿散射2、光的粒子性第20页/共34页,20,一、康普顿效应,1.,光的散射,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,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。,第21页/共34页,一、康普顿效应1.光的散射 光在介质中与物质微粒相互作,21,一、康普顿效应,康普顿正在测晶体对,X,射线的散射,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！,第22页/共34页,一、康普顿效应康普顿正在测晶体对X 射线的散射 按经典电磁理,22,二,.,康普顿效应解释中的疑难,1.,经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难,根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，,其频率等于入射光频率,，所以它所发射的,散射光频率,应等于,入射光频率,。,无法解释波长改变和散射角关系。,第23页/共34页,二.康普顿效应解释中的疑难 1.经典电磁理论在解释康普顿效应,23,2.,光子理论对康普顿效应的解释,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。,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。,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。,二,.,康普顿效应解释中的疑难,第24页/共34页,2.光子理论对康普顿效应的解释若光子和外层电子相碰撞，光子,24,三,.,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。,第25页/共34页,三.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,25,康,普,顿,效,应,康,普,顿,效,应,康普顿,1927,年获诺贝尔物理学奖,(,1892-1962,),美国物理学家,三,.,康普顿散射实验的意义,第26页/共34页,康康康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖(1892-1962),26,三,.,康普顿散射实验的意义,19251926,年，吴有训用银的,X,射线,(,0,=5.62nm,),为入射线,以,15,种轻重不同的元素为散射物质，,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。,在同一散射角,(,),测量,各种波长的散射光强度，作,了大量,X,射线散射实验。,（,1897-1977,）,吴有训,第27页/共34页,三.康普顿散射实验的意义19251926年，吴有训用银的X,27,四,.,光子的动量,光子的动量,第28页/共34页,四.光子的动量光子的动量第28页/共34页,28,动量和能量是描述,粒子,的,频率和波长是用来描述,波,的,四,.,光子的动量,第29页/共34页,动量和能量是描述粒子的,四.光子的动量第29页/共34页,29,1.,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,B,随堂演练,第30页/共34页,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,30,随堂演练,2、,第31页/共34页,随堂演练2、第31页/共34页,31,3、如图所示，当开关s断开时候，用光子能量为2.5ev的一束光照射阴极K时，发现电流表示数不为零。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，发现当电压表示数小于0.6V时，电流表示数仍不为零；电压表示数大于或等于0.6V时，电流表示数为零，求此时光电子的最大初动能和该阴极材料的逸出功。,随堂演练,第32页/共34页,3、如图所示，当开关s断开时候，用光子能量为2.5ev的一束,32,随堂演练,4、在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E,K,与入射光的频率,的关系如图，由图可求出（）,A、该金属的极限频率和极限波长,B、普朗克常量,C、该金属的逸出功,D、单位时间逸出的电子数,第33页/共34页,随堂演练4、在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效,33,谢谢大家观赏！,第34页/共34页,谢谢大家观赏！第34页/共34页,34,