人教版（2019）高中物理选择性必修三 4.2光电效应(共17张PPT)

(共17张PPT)
第四章 原子结构和波粒二象性
第2节光电效应
核心素养目标
1.通过实验，了解光电效应现象及其实验规律
2.了解爱因斯坦光电效应理论及其意义，能用爱因斯坦光电效应
方程解释光电效应现象
3.了解康普顿效应及其意义
4.能根据实验结论说明光的波粒二象性
问题引入
把一块锌版连接再验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌版观察验电器指针的变化。这个现象说明了什么问题？
实验现象：
若锌板带负电，用紫外线灯照射后，验电器的指针夹角会变小。说明锌板带的负电荷变少了。这意味着，紫外线会让电子从锌板表面溢出。
光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应。这种电子常称为光电子。
一、光电效应的实验规律
1）存在截止频率
频率低于νc的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出，这个νc叫截止频率.
2）存在饱和电流
光照条件不变时U增大，光电流I趋于一个饱和值.
这说明：
在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。
实验表明：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.
3）存在遏止电压
如果施加反向电压，也就是阴极K接电源正极、阳极A接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。
最大初动能：
与入射光的强度无关，只与入射光的的频率有关
4）光电效应的瞬时性
当频率大于νc，光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，产生光电流的时间不超过10-9s
二、光电效应经典解释中的疑难
思考与讨论：
人们知道，金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这是为什么呢？
逸出功：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，
做功的最小值叫作这种金属的逸出功。用W0表示。
几种金属的截止频率和逸出功
按照光的电磁理论，还应得出如下结论
1.不管光的频率如何，只要光足够强，电子可以获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率
2.光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的强弱有关。
3.如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到几十分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量。这个时间远远大于实验中产生光电流的时间。
三、爱因斯坦的光电效应理论
1905年，爱因斯坦发表题为《关于光的产生和转化的一个试探性观点》
为了解释光电效应必须假定电磁波本身的能量也是不连续的，即认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为V的光子能量为hv。这些能量子后来称为光子。
光电效应方程可以很好解释光电效应现象
1.截止频率
思考与讨论：
遏止电压与光的频率有什么关系呢？
四、康普顿效应和光子的动量
光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫光的散射.
1.光的散射：
经典物理：
散射光是物质内部带电微粒做受迫振荡产生，散射光的频率应该与使带电微粒做受迫振动的入射光频率一致.即入射光与散射光的波长应该一致.
2.康普顿效应：
在散射光中，除了与入射波长λ0相同的射线外，还有波长比入射波长λ0更长的射线
，人们把这种现象叫康普顿效应.
光子的动量P
康普顿获得1927年诺贝尔物理学奖
五、光的波粒二向性
光子的能量： =hv
光子的动量：
1.光具有粒子性：光电效应和康普顿效应
2.光具有波动性：光的干涉、衍射偏振
普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。
3.量子电动力学——描述光的波动性和粒子性的理论。
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