(共24张PPT)
第1课时 光电效应 光子
17.2科学的转折：光的粒子性
吉林省乾安县第四中学 131400 金迎时
E-mail:jys200512@
人教版选修3-5 新课标地区
会员社区用户名：jys200512@
问题：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？
光的本性
1672
牛顿
微粒说
T/年
惠更斯波动说
1690
麦克斯韦电磁说
1864
1905
爱因斯坦光子说
波动性
粒子性
1801
托马斯·杨
双缝干涉
实验
1814
菲涅耳
衍射实验
赫兹
电磁波实验
1888
赫兹
发现光电效应
牛顿微粒说占主导地位
波动说
渐成真理
……….
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
一.光电效应的实验规律
实验装置
观察
实验发现以下规律：
●存在着饱和电流
△实验表明：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；
△入射光越强，饱和光电流越大。
把电源正负极反接
△同一频率光照射，不管光强如何，遏止电压都相同。
△光照频率越高，遏止电压越高。
●存在着遏止电压和截止频率
△光电子的能量只与入射光的频率有关。入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。
●光电效应具有瞬时性
△当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10－9 秒，即光电效应几乎是瞬时的。
二.光电效应解释中的疑难
按照光的电磁理论，应得出以下结论：①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关 ；②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率 ；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。
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
在空间传播的光不是连续的而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比。即:E＝hν ，ν 表示光的频率，h 叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳．秒
三.爱因斯坦的光电效应方程
2.光电效应方程
①逸出功：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的引力所做功的最小值。不同金属,其逸出功不同。有：W0= hν0
②光电效应方程：Ek＝hν－W0
三.爱因斯坦的光电效应方程
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
ν0
EK
ν
－W0
0
●解释截止频率
●解释饱和光电流
●解释瞬时性
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。
三.爱因斯坦的光电效应方程
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
例题：由密立根实验(Uc和v的关系)计算普朗克常量
很难测Ek ，怎样改成Uc与v、W0关系？ 提示：Ek = eUc
由图象求参数的方法：
电源电动势和内阻（直接求参数）
用单摆测重力加速度（用图象求平均值）
利用光电效应中光电流与入射光强成正比的特性,可以制造光电转换器——实现光信号与电信号之间的相互转换。这些光电转换器如光电管(photoelement)等，广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面。
四.光电效应在近代技术中的应用
光电倍增管(photomultiplier)是把光信号变为电信号的常用器件。
当光照射到阴极 k 使它发射光电子，这光电子在电压作用下加速轰击第一阴极k1，使之又发射次级光电子，这些次级光电子再被加速轰击第二阴极k2 ,...... 如此继续下去，利用10～15个次阴极，可将光电流放大几百万倍。即一束微弱的入射光，将转变成放大了的光电流，可以通过电流计显示出来。
反馈练习：
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，验电器指针张开一个角度，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
2、若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应，则下列哪一种方法可能使该金属发生光电效应（ ）
A. 增大入射光的强度
B. 增加光的照射时间
C. 改用黄光照射
D. 改用紫光照射
D
3、三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的金属a、b、c上，均恰能使金属中逸出光电子。已知三种光线的波长λ甲>λ乙>λ丙，则（ ）
A、用三种入射光照射金属a ，均可发生光电效应
B、用三种入射光照射金属c ，均可发生光电效应
C、用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应
D、用入射光甲照射金属b ，可能发生光电效应
A
4、用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大应（ ）
A．改用红光照射 B．增大绿光的强度
C．增大光电管上的加速电压 D．改用紫光照射
D
小结
1.光电效应现象
3.爱因斯坦光电效应方程及其对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
●解释截止频率
●解释饱和光电流
●解释瞬时性
●入射光越强，单位时间中发射的光电子越多
●光电子的能量只与入射光的频率有关。入射光的频率低
于截止频率（极限频率）时不能发生光电效应。
2. 光电效应规律
●光电效应具有瞬时性
