光的粒子性-课件（PPT-精）.pptVIP

一、光的波动性 光是电磁波 理论证明：麦克斯韦的经典电磁场理论 实验验证：赫兹的电火花实验，发现电磁波的速度和光速相同。 其它实验证据： 1、光的干涉：托马斯·杨 2、光的衍射：菲涅耳 3、光的偏振：马吕斯 二、光电效应现象 把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。 这个现象说明了说明问题？ 结论：锌板在射线照射下失去电子而带正电。 光电效应： 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。 光电子定向移动形成的电流叫光电流。 三、实验研究光电效应的规律 1、存在饱和电流 当A接正极，K接负极 时，控制入射光的强度一 定，使UAK从0开始增大， 观察到电流表的示数一开 始增大，到某一数值后就 不再增大。 这个最大电流就叫做 饱和电流。 对存在饱和电流的解释： K板逸出的电子向各个方向运动， 如果不加电压，很多电子无法到 达A板，无法形成较大电流。 加上电压后，越来越多的电子 到达A板，电流越来越大。 但是，如果所有电子都达到了 A板，继续增大电压，就无法 再增大电流。 思考1：如果AK之间不加电压，电流是否为0？ 思考2：如何才能使电流为0？ 2、存在遏止电压Uc （反向截止电压） 当A接负极，K接正极 时，控制入射光的强度一 定，使UKA从0开始增大， 观察到电流表的示数逐渐 减小到0。 电流刚减小到0时对应 的UKA叫做遏止电压Uc。 对存在遏止电压的解释： 加上反向电压后，电 子受到的电场力方向与运 动方向相反，电子减速。 如果反向电压足够大， 电子将无法达到A板。临界 的电压值即为遏止电压Uc。 其中，vc是所有光电子的最大初速度， 是光电子的最大初动能。 实验表明，对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。 光的频率v改变时，遏止电压Uc也会改变，这表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。 3、存在截止频率νc 当入射光的频率减小 到某一数值νc时，无论光 的强度多大，加上怎样的 电压，都不会有光电流。 这个临界频率叫做截 止频率或极限频率νc。 当入射光的频率低于 截止频率时不发生光电 效应。 实验表明，不同的金属 的截止频率不同。 4、光电效应的瞬时性 当入射光的频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。精确测量表明产生电流的时间不超过10-9s，即光电效应几乎是瞬时发生的。 光电效应中各相关物理量间的关系 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，这个时间远远大于10-9 S。 五、爱因斯坦的光电效应方程 1、光子：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。 2、电子从金属中逃逸，需要克服阻力做功。使电子脱离金属所要做的最小的功，叫做金属的逸出功。 不同金属的逸出功是不同的。 3、一个电子一瞬间吸收一个光子的能量，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最大初动能Ek，即： 上式即为爱因斯坦的光电效应方程。 如果电子克服阻力做功大于逸出功，则逸出后电子的初动能小于最大初动能。 思考1：同种频率的光射到同种金属上，增强入射光时，饱和电流、遏止电压分别如何变化？ 答案：饱和电流增大，遏止电压不变。 思考2：相同强度（单位时间内的能量）的单色光射到同种金属上，增加入射光的频率时，饱和电流、遏止电压分别如何变化？ 答案：饱和电流减小，遏止电压增大。 六、光电效应方程的图像： 1、外加电压和光电流的关系（同种金属） 光的强弱影响饱和电流 光的频率影响遏制电压 2、遏止电压-入射光频率：Uc-ν图像 思考1：截距和斜率的物理意义分别是什么？ 思考2：如果将两种不同金属的Uc-ν曲线画在同一张图像中，会是怎样的？ 七、光电效应方程的验证 密立根设计实验，测量金属的遏止电压与入射光频率的关系曲线，根据曲线斜率算出普朗克常数h，进而与普朗克从黑