第1节光电效应 (3)

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,2018/8/8,#,第,1,节,光 电 效 应,（第 一 课 时）,实验一,：,紫外线,一、光电效应现象,19,世纪末，赫兹最早发现了光电效应现象。,1,、定义：在光的照射下，,电子从物,体表,面,逸出的,现象。,2,、光电子：打出来的电子叫光电子。,3,、实质：光现象电现象,（光：可见光和不可见光）,探究,：,1,、,用弧光灯照射锌板,与锌板连接的验电器张开一个角度说明什么？,2,、锌板带了什么电？如何检验电性？,3,、光照射金属表面时，为什么会有电子逸出,?4,、只要有光照，就能产生光电效应？,弧光灯照射后的锌板带了电。,毛皮摩擦过得橡胶棒接触验电器，验电器张角闭合。说明锌板带,正电。,铜网,高压电源,锌板,紫光,灵敏电流计,指针发生偏转,紫光照射锌板，电流计指针发生偏转。,实验二：,F,E,铜网,锌板,红光,灵敏电流计,高压电源,指针不偏转,白炽灯照射锌板，电流计指针,始终,不发生偏转。,光电管结构,实验三：,F,E,光电管,光谱分布图,二、光电效应规律,1,、存在极限频率和极限波长,（,1,）极限频率,：每一种金属对应一,种光的,极限,频率,。,（,2,）入射光频率高于或等于极限频率,(,低于或,等于,极限,波长）才能产生,光电效应。低于极限频率,的光，即使增加光的强度和照射时间，也不,能产生光电效应。,（,3,）,不同金属极限频率不同。,思考,为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？,回想一下光的波动理论是怎样描述光的能量的呢？,光的波动理论描述光的能量,1、能量是连续的,2,、光,的能量光强决定光波振幅决定（,跟,频率,无关,）,3,、电子,受光波中变化着的电场的作用而,振动，,如果,经过一段时间后，电子振幅就会很大，,总能,获得足够的,能量。,1,、极限频率,2,、光电效应的瞬时性,3,、光电效应,中，光强增大，光电流也,增大。,4,、光电效应出射光子的最大初动能与频率有,关，与光强无关。,爱因斯坦,普朗克,E=h,光子说,爱因斯坦,在,1905,年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称,光子。,光子的能量和频率成正比：,实践是检验真理的唯一标准！,E=h,2,、,光电流大小,：,（,1,）光电流,：由光电子的定向移动所,产生的电,流,其大小由单位时间内发出的,光电子的数,目,决定,。,I,=,(N:t,时间里发出,电,子,个数）。,（,2,）产生,光电效应时，光电流强度,随入射光强,度的增大而增大。,（成正比）,（,3,）入射,光强度,I,v,：,单位时间内照射到金属,表,面,单位面积上的光子的总能量。由,入射光,子,数和入射光子频率决定。,I,v=nh,（,n,:,单位时间内照射到金属表面单位面积,上,的,光子,数。）,N,e,t,E,F,光子,3,、光电效应时间,极,短,。,10,9,s,打出,光电子视频,图,四,、光电效应理论的,验证,1,、,当,光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中的某个,电子,全部吸收，电子的动能立刻增大并不需要积累能量,的,过程，如果电子的动能足够大,，能克服,内部原子核,对,它,的,引力，就,可以离开,金属逸,离出来，成为,光电子。,2,、如果,入射光子的频率比较低，它的能量不能产生光电,效,应,，而将所吸收的光子能量立刻转化为内能，这就是,金,属,存在极限,频率,的,原因,。,3,、,金属的逸出功,W,m,in,：使电子脱离某种金属所做功的,最小,值,，,Wmin=h,。,每种金属有特定的逸出功,。,4,、光电效应时。光越强，单位时间打在金属板上光子个数,多，逸出光电子个数越多，光电流越强。,5,、光子和电子碰撞时间极短,。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。,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。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,。,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。,光的波粒二象性,我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认为,光具有波粒二象性。,大量光子产生的效果显示波动性；个别光子产,生的效果显示粒子性。,波长长的光波动性明显；波长短的光粒子性明显。,光在空间传播时显示波动性；与物质微粒作用时显,示粒子性。,五、交流,：,光电效应的,应用,光电鼠标：,利用光电三极管将光信号转换成电信号,光控继电器：,自动控制（计数、报警、跟踪）,JGK-2,型路灯自动控制开关,数码相机,CCD,光敏器件：,代替胶卷感光成像,Charge Coupled Device,电磁铁,光电管,电流信号,放大器,弹簧,零线,火线,路灯,触点,衔铁,+,路灯自动控制开关原理图,六、小结与思考,了解光电效应现象知道光电效应的四条实验规律会用光子说、光电效应方程分析简单的问题理解光子与光电子之间的线索,：,照射,光,频率：,光强,：,光电子,每秒逸出的光电子数,：,最大初动,能,E,kmax,决定每个光子的能量,决定每秒光源发出的光子数,决定光电流强度,196,260,372,558,660,/,nm,15.310,14,11.510,14,8.0710,14,5.3810,14,4.5510,14,/,Hz,铂,银,锌,钾,铯,几种金属的极限频率 和极限波长,（,1,）某光恰能使锌发生光电效应，,那么,能,使表格内哪些金属发生光电效应,?,（,2,）表中哪种金属最易发生,光电效应？,答：铯，钾,答,：铯，钾（可见光频率,：,4.210,14, 7.8 10,14,Hz,）,B,七、练习,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,D,七,、,课后作业,3,、光电效应时，电子逸出时的能量如何计算？与什么有关？,11,、,自学课本例题，完成课本,P46,页练习题,1-4,题。,2,、,网上检索：光电效应在近代技术中的应用。,