(共23张PPT)
横县百合完全中学
韦衍虎
18276143537
4.2光电效应
（第2课时）
复习导入
截止频率
饱和电流
遏止电压
光电效应实验规律
→频率
→光强
→频率
瞬时<10-9s
光电效应中的一些重要现象无法用经典电磁理论解释，这引发了物理学家们的认真思考。
三、爱因斯坦的光电效应理论
1.光量子理论
能量量子化认为：电磁波的辐射和吸收是不连续的，一份儿一份儿的，每一份叫做一个能量子。
爱因斯坦认为：光本身就是由一个个不可分割能量子组成的。每一份称为光量子，简称光子。
E = hν
光子的能量：
2.光电效应方程
EK=hv-w0
——光电子最大初动能
—————金属的逸出功
W0
金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能，
通过这个方程爱因斯坦完美的解释了光电效应实验的规律。
3.爱因斯坦对光电效应实验规律的解释
①截止频率的解释
当电子被光照射时，一个电子只能吸收一个光子的能量，也就是hv的能量。
hv>W0
→产生光电效应
hv→无光电效应
hv=W0
→
就是极限频率
②遏止电压的解释
EK=hv-w0
遏
止
电
压
EK只与入射光的频率有关
遏止电压Uc只与入射光的频率有关，与光强无关。
③瞬时性的解释
电子一次性吸收了光子的全部能量，所以自然不需要时间的积累。
对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。
④饱和电流的解释
到此为止光量子理论完美解释了光电效应的各种现象。
爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能 Ek 与入射光的频率v的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是截止电压 Uc。
那么，怎样得到截止电压Uc与光的频率v和逸出功W0的关系呢
思考与讨论
4.密立根验证光电效应方程
EK=hv-w0
测量金属的遏止电压Uc和入射光的频率v，计算出普朗克常量h，并与普朗克通过黑体辐射得出的h相比较。
误差不超过0.5%。
四、康普顿效应和光子动量
1.康普顿效应
石墨
X射线
发现在散射的X射线中，除了与人射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
λ0
=λ0
>λ0
2.经典理论的解释康普顿效应
石墨
X射线
λ0
受迫振动
反射波
散射波
>λ0
振动频率=入射光频率
这跟经典电磁理论是相违背的。因此，康普顿效应无法用经典物理学解释。
=散射光频率
=λ0
3.光子模型解释康普顿效应
康普顿
光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关：
波长变长的解释：
P↓
——λ↑
五、光的波粒二象性
光电效应
康普顿散射
λ>λ0
思考：光究竟是就是粒子，还是波？
粒子：
V、m、q
，运动符合牛顿运动定律
波：
特征是频率v和波长λ
相互排斥
干涉
衍射
表明光是一种波
表明光是一种粒子
光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
光电效应
康普顿散射
λ>λ0
λ>λ0
波粒二象性
传播的过程中，表现出波动性
波长较长时，表现出波动性
波长较短时，表现出粒子性
物体相互作用时，表现出粒子性
光的粒子性和波动性是相对的，是不同条件下的表现。
课堂练习
例1：利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是( )
A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子
B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子
C.金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出
D.无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子
A
课堂练习
例2：下列有关光的波粒二象性的说法正确的是（ ）
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短.其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往显示出粒子性
C
课堂练习
例3：对于光的行为，下列说法正确的是（ ）
A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D.光的波粒二象性应理解为，在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下光的粒子性表现明显
BD
课堂练习
例4：能够证明光具有波粒二象性的现象是（ ）
A.光的反射和小孔成像现象
B.光的衍射和光的色散
C.光的折射和透镜成像
D.光的干涉、光的衍射、光电效应和康普顿效应
D
课堂练习
例5：关于光的本性，下列说法正确的是（ ）
A.关于光的本性，牛顿提出微粒说，惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它们都说明了光的本性
B.光具有波粒二象性是指∶既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D.光的波粒二象性是将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来的
C
课堂练习
例6：铝的逸出功是4.2eV，现在将波长200nm的光照射铝的表面。
(1)求光电子的最大初动能。
(2)求遏止电压。
(3)求铝的截止频率。
解：（1）由爱因斯坦光电效应方程Ek=hv-W0可得
（2）由eUc=EK得遏止电压
（3）由W0=hv0得截止频率
2.光电效应方程：EK=hv-w0
——光电子最大初动能
—————金属的逸出功
W0
3.爱因斯坦对光电效应实验规律的解释
4.密立根验证光电效应方程：
三、爱因斯坦的光电效应理论
1.光量子理论：光本身就是由一个个不可分割能量子组成的。每一份称为光量子。
光子的能量：E = hν
课堂小结
五、光的波粒二象性
1.光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2.传播的过程中，表现出波动性；物体相互作用时，表现出粒子性。
3.波长较长时，表现出波动性；波长较短时，表现出粒子性。
四、康普顿效应和光子动量
1.康普顿效应：在散射的X射线中，除了与人射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分。
2.光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关：
