光的粒子性及光電效應

1、光的粒子性---,------光電效應現(xiàn)象,為什么我們用得了無線街燈？？？？？,用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。,一、光電效應現(xiàn)象,表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電,,,當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應。逸出的電子稱為光電子。,一、光電效應,石英窗,光線經石英窗照在陰極上，便有電子

2、逸出----光電子。,光電子在電場作用下形成光電流。,二.光電效應的實驗規(guī)律,1. 光電效應實驗,將換向開關反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。,當 K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值 Uc 時，光電流恰為0。 Uc稱遏止電壓。,遏止電壓,2. 光電效應實驗規(guī)律,（1）對于任何一種金屬，入射光的頻率必須大于某一 極限頻率才能產生光電效應，低于這個極限頻率， 無論光的強度如

3、何，無論照射時間多長，也不能 產生光電效應,（2）在單位時間里從金屬極板中發(fā)射出的光電子數 跟入射光的強度成正比,（3）發(fā)射出的光電子的最大初動能與入射光強度無關 只隨入射光頻率的增大而增大,（4）只要入射光的頻率高于金屬極板的極限頻率，無論其強度如何， 光電子的產生都幾乎是瞬時的，不超過10-9s,3.愛因斯坦的光量子假設,1.內容,光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為h?的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳

4、播時也是如此。也就是說，頻率為? 的光是由大量能量為 ? =h? 光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運動。,在光電效應中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功A，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽?Ek 。由能量守恒可得出：,2.愛因斯坦光電效應方程,3、從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系4、從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率：,愛因斯坦對光電效應的解釋：1、光強大，光

5、子數多，釋放的光電子也多，所以 光電流也大。2、電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出 所以不需時間的累積。,由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應的實驗規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學獎。,愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。,4.光電效應理論的驗證,美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦

6、方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。,愛因斯坦由于對光電效應的理論解釋和對理論物理學的貢獻獲得1921年諾貝爾物理學獎,密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎,。,有關熱輻射和光的本性，請完成下列填空題： 黑體輻射的規(guī)律不能用經典電磁學理論來解釋，1900年德國物理學家普朗克認為能量是由一份一份不可分割最小

7、能量值組成，每一份稱為________. 1905年愛因斯坦從此得到啟發(fā)，提出了光子的觀點，認為光子是組成光的最小能量單位，光子的能量表達式為_______，并成功解釋了____________現(xiàn)象中有關極限頻率、最大初動能等規(guī)律，寫出了著名的 ______________ 方程，并因此獲得諾貝爾物理學獎。,能量子,光電效應,光電效應方程,江蘇高考調研題,2008年高考物理上海卷,如圖所示，用導線將驗電器與潔凈鋅板連接，觸摸

8、鋅板使驗電器指示歸零，用紫外線照射鋅板，驗電器指針發(fā)生明顯偏轉，接著用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器指針張角減小，此現(xiàn)象說明鋅板帶 _____ 電（選填“正”或“負”）;若改用紅外線重復以上實驗,結果發(fā)現(xiàn)驗電器指針根本不會偏轉,說明金屬鋅的極限頻率_________紅外線的頻率（選填“大于”或“小于”）。,正,大于,如圖所示是使用光電管的原理圖。當頻率為γ的可見光照射到陰極K上時，電流表中有電流通過。如果將變阻器的

9、滑動端P由A向B滑動，通過電流表的電流強度將會_______(填“增加”、“減小”或“不變”)。當電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數為U，則光電子的最大初動能為______(已知電子電量為e)。如果不改變入射光的頻率，而增加入射光的強度，則光電子的最大初動能將_______(填“增加”、“減小”或“不變”) 。,減小,不變,南京高考模擬題,康普頓效應,康普頓正在測晶體對X 射線的散射,按經典電磁理論： 如果入射X

10、光是某種波長的電磁波，散射光的波長是不會改變的！,康普頓散射實驗的意義,（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設；,（2）首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設；,（3）證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量 守恒定律仍然是成立的。,康普頓的成功也不是一帆風順的，在他早期的幾篇論文中，一直認為散射光頻率的改變是由于“混進來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認識到還要用動量守恒。,康普頓于1927年獲諾

11、貝爾物理獎。,1925—1926年，吳有訓用銀的X射線(?0 =5.62nm) 為入射線，以15種輕重不同的元素為散射物質，,吳有訓對研究康普頓效應的貢獻,1923年,參加了發(fā)現(xiàn)康普頓效應的研究工作.,對證實康普頓效應作出了重要貢獻。,在同一散射角( )測量各種波長的散射光強度，作了大量 X 射線散射實驗。,光子的能量和動量,,動量能量是描述粒子的,頻率和波長則是用來描述波的,粒子的波動性：說明實物粒子也具有