4.2光电效应（共23张ppt）人教版（2019）选择性必修第三册第四章 原子结构和波粒二象性

(共23张PPT)
光电效应
问题：回顾前面的学习，物理学发展过程中对光的本性有过哪些学说？
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
……….
一.光电效应现象
1.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。
逸出的电子称为光电子。
2.光电流：光电子定向移动形成的电流
一.光电效应现象
二.光电效应的实验规律与电磁说的矛盾
实验装置
1.存在截止频率
△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。
按照光的电磁理论：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。
实验结果与电磁理论不符！
实验发现以下规律：
△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。
把电源正负极与阴阳极板反接
2.存在遏止电压
按照光的电磁理论：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。
实验结果与电磁理论不符！！
2.存在遏止电压
3.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。
4.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。
按照光的电磁理论：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。
实验结果与电磁理论不符！！！
4.光电效应具有瞬时性
以上电磁理论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 为普朗克常量，h＝6.63×10-34J.s
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= h ν0
②光电效应方程：Ek＝h ν－W0
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
金属板上：
1.光子被电子一对一吸收
2.存在截止频率
3.瞬时性
ν0
EK
ν
－W0
0
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
电路中：
4.正向电路：饱和电流
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
电路中：
5.反向电路：遏止电压
0 - Ek＝－eUC
把电源正负极反接
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。
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
课堂练习：
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
课本例题：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）
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
2.光电效应规律
金属板上：
1.光子被电子一对一吸收
2.存在截止频率
3.瞬时性
电路中：
4.正向电路：饱和电流
5.反向电路：遏止电压
0 - Ek＝－eUC
ν0
EK
ν
－W0
0