3-5-172光的粒子性课件.ppt

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1、 第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性2023/2/272 2光的粒子性 第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性用弧光灯照射擦得用弧光灯照射擦得很亮的锌板，很亮的锌板，(注注意用导线与不带电意用导线与不带电的验电器相连），的验电器相连），使验电使验电 器张角增大器张角增大到约为到约为 30度时，再度时，再用与丝绸磨擦过的用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张则验电器的指针张角会变大。角会变大。表明锌板在射线照射下失去电子而带正电表明锌板在射线照射下失去电子而带正电一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律 第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性1.1.光电效应光

2、电效应 当光线（包括不可见光）照射在当光线（包括不可见光）照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为象，称为光电效应光电效应。逸出的电子称为逸出的电子称为光电子光电子。一一.光电效应的实验规律光电效应的实验规律光电子定向移动形成的电流叫光电子定向移动形成的电流叫光电流光电流 第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性2.2.光电效应的实验光电效应的实验规律规律（1）存在饱和电流）存在饱和电流光照不变，增大光照不变，增大UAK，G表中电流表中电流达到某一值后不再增大，即达到达到某一值后不再增大，即达到饱和值。饱和值。因为光照条件一定时，因为光照条件一定时，K发射的

3、发射的电子数目一定。电子数目一定。实验表明：实验表明：入射光越强，饱和电流越大，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。单位时间内发射的光电子数越多。思考：思考：为为什么要加正什么要加正向向电压电压？不加正向？不加正向电压电压电电路中有路中有电电流流吗吗？分析解答：分析解答：光束照在阴极光束照在阴极K上会上会发生光电效应现象，但只有极少发生光电效应现象，但只有极少的电子能到达阳极的电子能到达阳极A，电路中电，电路中电流很小。加了正向电压后，大量流很小。加了正向电压后，大量的电子在电场力的作用下向阳极的电子在电场力的作用下向阳极运动，形成较大电流。（加正向运动，形成较大电流。（加

4、正向电压的目的是放大实验效果，增电压的目的是放大实验效果，增强实验强实验“可见性可见性”）。）。思考：思考：保持光照条件不变，保持光照条件不变，逐渐加大两极之间的电压，逐渐加大两极之间的电压，大家分析光电流会怎样变化大家分析光电流会怎样变化？阳极阳极阴极阴极 第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性：使光电流减小到零的反向电压：使光电流减小到零的反向电压+一一一一 一一一一 一一一一 一一一一 一一一一 一一一一v加反向电压，如右图所示：加反向电压，如右图所示：光电子所受电场力方向与光电子光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运速度方向相反，光电子作减速运动。若动。若最大的初动能

5、最大的初动能U=0时，时，I0，因为电子有初速度因为电子有初速度则则I=0，式中，式中UC为为遏止电压遏止电压(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率a.存在存在遏止电压遏止电压UC CEEUFKA 第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性实验表明实验表明:对于一定对于一定对于一定对于一定颜色颜色颜色颜色(频率频率频率频率)的光的光的光的光,无论光的强弱如何无论光的强弱如何无论光的强弱如何无论光的强弱如何,遏遏遏遏止电压是一样的止电压是一样的止电压是一样的止电压是一样的.光的频率光的频率光的频率光的频率 改变时，改变时，遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。遏止电压也会

6、改变。(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率a.存在存在遏止电压遏止电压UC C光电子的光电子的能量能量只与只与入射入射光的频率光的频率有关，与入射有关，与入射光的强弱无关。光的强弱无关。IIsUaOU黄光（黄光（强）强）黄光（黄光（弱）弱）光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流蓝光蓝光Ub思考：思考：对刚才的实验，加了对刚才的实验，加了遏止电压后，如果再增大入遏止电压后，如果再增大入射光的强度，电路中会有光射光的强度，电路中会有光电流吗？减弱光的强度，遏电流吗？减弱光的强度，遏止电压会减小吗？止电压会减小吗？第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性

7、经研究后发现：经研究后发现：b.存在存在截止频率截止频率c对于每种金属，对于每种金属，都相应确定的截都相应确定的截止频率止频率 c。当入射光频率当入射光频率 c 时，电时，电子才能逸出金子才能逸出金属表面；属表面；当入射光频率当入射光频率 WW0 0 0 0时，才有光电子逸出，时，才有光电子逸出，就是就是光电效应的截止频率。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积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。生的。光强较大时，包含的光子数较多，照射金光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因

8、而饱和电流大。属时产生的光电子多，因而饱和电流大。第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性2023/2/27光子说对光电效应的解释光子说对光电效应的解释 第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电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效应的实验规律,荣获荣获19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。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。波动理论。4.4.光电效应理论的验证光电效应理论的验

9、证 美国物理学家密立根，花了十年时间做了美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效光电效应应”实验，结果在实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，年证实了爱因斯坦方程，h 的的值与理论值完全一致，又一次证明了值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子光量子”理论理论的正确。的正确。第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效光电效应应的理论解释和对的理论解释和对理论理论物理学物理学的贡献的贡献获得获得1921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖密立根由于密立根由于研究基本电荷和研究基本电荷和光电效应光电效应，特别是通过著名，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最的油滴实验，证明电荷有最小单位。小单位。获得获得19231923年诺贝尔年诺贝尔物理学奖物理学奖。第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性2023/2/27