课件15张PPT。光电效应光的粒子性第1课时问题1：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？答：光是一种波（电磁波），具有干涉、衍射和偏振现象。即光具有波动性用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。一、光电效应现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电定义：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。
发射出来的电子叫做光电子1.什么是光电效应 当光照射在金属表面时，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。光电子的理解：光电子就是金属中的电子
被光照射后
逃逸到金属外面的电子！石英窗 光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。光电子在电场作用下形成光电流。2.光电效应的实验规律1. 光电效应实验 将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。 当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。2.遏止电压理解：光电子克服电场力做功，
到达A极板时速度刚好为零！ 当入射光频率减小到某一数值?c 时，A、K极板间不加反向电压，电流也为0.此时的光的频率?c即为截止频率！3.截止频率理解：1、金属要发生光电效应与入射光强弱无关，只与频率有光。
2、入射光频率低于截止频率时，不光光照多强，金属都不会发生光电效应！
问题：A、K极板间电流大小与什么因素有关？4.饱和电流答：与光照强弱有光，光照越强，光电流越大！理解：1、光照强度一定时，A、K间电流会达到一个最大值（饱和电流）； 2、入射光颜色不变（频率不变）时，光照越强，最大电流（饱和电流）越大！总结1、入射到金属表面的光的频率决定金属是否发生光电效应，即金属中的电子是否能逃逸到金属外面成为光电子！2、入射到金属表面的的光的强弱决定有多少电子逃逸到金属外面成为光电子，即发射的光电子的数目！3、光电效应具有瞬时性，即瞬间完成！IUcOU光 强 较 弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏
止
电
压光电效应的实验规律图像IIsUaOU光 强 较 强光 强 较 弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏
止
电
压饱
和
电
流
光电效应的实验规律图像 光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。 光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。思考1：只要光照射到金属表面，都有光电子逸出？
思考2：光照越强，光电流越大？
光电效应实验规律总结：①.光电流与光强的关系饱和光电流强度与入射光强度成正比。②.截止频率?c ----极限频率对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率?c 。 当入射光频率? > ?c 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率? < ?c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。③光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电子逸出所需时间<10-9s。课件14张PPT。光子 康普顿效应光的粒子性第2课时问题1：发生光电效应的条件？答：入射光频率必须达到金属的截止频率，是否发生光电效应与入射光的光照强度无光！问题2：电子、光电子、能量子、光子各是什么？答：电子：金属内的自由电子
光电子：发生光电效应逃逸到金属外的电子
能量子（光子）：构成光的最小粒子问题3：如何理解光？答：1、宏观上光是电磁波，具有能量；微观上光是由大量的光子组成的。光具有粒子性！2、宏观上光以电磁波向外传播，同时传递能量出去；微观上光是大量的光子向外传播。
也可理解为光传播时是传播的光子或者说是传播的能量，因为光子就是构成光的最小能量粒子。3、光是由一份一份的能量组成的！光是由一份一份的光子组成的！光具有
粒子性问题3：光照强度和光的频率的区别？光照弱光照强可见光的频率可以用光的颜色区分，如图：问题3：光照强度和光的频率的区别？从红光到紫光频率逐渐增大拓展：电磁波波长越短，频率越大！总结：在可见光中红光波长最长，紫光波长最短，即紫光频率最大。由ε=hν可知构成紫光的光子能量最大 光电效应实验表明：只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。爱因斯坦的光量子假设1.内容 光不仅在发射和吸收时以能量为h?的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为? 的光是由大量能量为 ? =h? 光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。爱因斯坦的光量子假设 在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量守恒可得出：2.爱因斯坦光电效应方程为电子逸出金属表面所做功的最小值，称为逸出功； 为光电子的最大初动能。UC为遏止电压 3. 从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系
4.从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极极限频率： 爱因斯坦对光电效应的解释：
1. 光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。
2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。 发生光电效应不是看照射的光子数目多不多，而是看一个光子能量够不够强大！不在于数量而在于是否强壮！光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射光子和电子作弹性碰撞，光子部分能量传给
电子,散射的光子能量减少，波长变长的现象
光与微粒发生碰撞后，光的传播方向改变，同时波长变长的现象。光的散射康普顿效应康普顿散射实验的意义（1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设； （2）首次在实验上证实了“光子具有动量”
的假设；（3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中，
动量和能量守恒定律仍然是成立的。光子的能量和动量爱因斯坦质能方程波速， 波长， 频率
三者间的关系动量能量是描述粒子的,
频率和波长则是用来描述波的光子的能量和动量课件16张PPT。一、了解电磁波电磁波产生原理变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 电磁场的产生 变化的电场和变化的磁场交替出现且向周围空间传播 ，就形成电磁波。电磁波向空间中各个方向不断传播开去，电磁波呈立体分布。电磁波在真空中的传播速度
C＝3.0×108m/s． 电磁波具有电磁能即电磁波具有能量．电磁波的发射过程就是辐射能量的过程．电磁波在空间传播，电磁能就随着一起传播．同时传播电磁振荡的振荡规律。电磁波特点电磁波与机械波的异同①电磁波与机械波有本质的不同．前者是电磁现象，后者是力学现象．②机械波要靠介质来传播，电磁波的传播则不需要靠别的物质作介质，在真空中也可以传播．③二者具有波动的共性．都能产生反射、折射、衍射和干涉等现象．光是电磁波，可见光中红光波长最大，紫光最小电磁波谱光具有波动性思考与讨论1，在炉火旁边有什么感觉？
2，投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是什么颜色？火炉辐射的电磁波（红外线）所携带的能量被人体吸收，使人体表温度升高二、能量的量子化1、黑体与热辐射（1）、热辐射:由于物体的温度而辐射出电磁波；
（2）、热辐射特性：a、温度不同的物体辐射出的电磁波波长也不同；
b、随着温度升高，辐射的短波电磁波越多；
（3）、黑体：完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体称为黑体固体在温度升高时颜色的变化2、黑体辐射黑体辐射实验说明微观世界规律与宏观世界完全不一样
微观世界物质能量不是连续的
ε=hν辐射黑体分子、原子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε, 1 ε, 2 ε, 3 ε, ... n ε. n为正整数，称为量子数。普朗克常量：h=6.626×10-34J·s
ν：电磁波的频率3、能量子 超越牛顿的发现每一份能量：ε=hν总结：微观粒子的能量是量子化的，即是一份一份的，辐射或者吸收时都是一份一份的向外辐射或者吸收！普朗克常量：h=6.626×10-34J·s
ν：电磁波的频率3、能量子 超越牛顿的发现问题与练习 在一杯开水中放入一枝温度计，开水静置室内，可以看到开水的温度逐渐降低的，既然从微观的角度来看能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低？在微观世界中：能量子的值非常小,在宏观世界里一般观测不到能量子的效应,可认为能量是连续的,因此经典物理学能很好地解释宏观世界的运动规律,所以看到开水的温度是逐渐降的．但当人们的研究视野深入到原子以内的微观世界时,就必须考虑能量的量子化． （量子理论揭示了微观领域的基本规律,但是宏观现象一般不用量子理论解释）光的粒子性同步练习试题
1．如图1所示，锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针张开一个角度，则( )
图1
A．锌板带正电，验电器带负电
B．锌板带正电，验电器带正电
C．若改用红外线照射，验电器指针仍张开
D．若改用红外线照射，验电器指针不会张开
解析：用紫外线照射锌板，发生光电效应，锌板发射光电子，故锌板带正电，锌板上的正电荷将验电器上的负电荷吸引过来，验电器带正电，A错误，B正确；若改用红外线照射，红外线的频率低于锌的截止频率，不会发生光电效应，C错误，D正确。
答案：B、D
2．光电效应中，从同一金属逸出的电子动能的最大值( )
A．只跟入射光的频率有关
B．只跟入射光的强度有关
C．跟入射光的频率和强度都有关
D．除跟入射光的频率和强度有关外，还与光照的时间有关
解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝mv2＝hν－W0知，从同一金属逸出的光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，故仅A选项正确。
答案：A
3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是( )
A．延长光照时间
B．增大光的强度
C．换用波长较短的光照射
D．换用频率较低的光照射
解析：光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故A、B、D选项均错误；又因ν＝，所以C选项正确。
答案：C
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加，则应( )
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
解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝mv2＝hν－W0知，光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，故仅D选项正确。
答案：D
5．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属逸出功和极限频率分别是( )
A．hν－Ek，ν－
B．Ek－hν，ν＋
C．hν＋Ek，ν－
D．Ek＋hν，ν＋
解析：由光电效应方程Ek＝hν－W得W＝hν－Ek，而W＝hν0，则ν0＝＝＝ν－，故A正确。
答案：A
6.如图2所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下判断正确的是( )
图2
A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生
D．光照射时间越长，电路中的光电流越大
解析：在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。据此可判断A、D错误；波长λ＝0.5 μm的光子的频率ν＝＝Hz＝6×1014 Hz＞4.5×1014 Hz，可发生光电效应。所以，选项B、C正确。
答案：B、C
7．已知钙的逸出功是3.20 eV，对此理解正确的是( )
A．钙中的电子脱离钙需做功3.20 eV
B．钙表面的电子脱离钙需做功3.20 eV
C．钙只需吸收3.20 eV的能量就有电子逸出
D．入射光子的能量必须大于3.20 eV才能发生光电效应
解析：逸出功指使电子脱离某种金属所做功的最小值，它等于金属表面的电子脱离金属所做的功，故A错误，B正确；钙中的电子至少吸收3.20 eV的能量才可能逸出，C错误；由光电效应发生的条件知，D正确。
答案：B、D
8．在做光电效应的实验时，某种金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图7－3所示，由实验图可求出( )
图7－3
A．该金属的极限频率和极限波长
B．普朗克常量
C．该金属的逸出功
D．单位时间内逸出的光电子数
解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，当Ek＝0时，ν＝ν0，即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率。
图线的斜率k＝tanθ＝。可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。据图象，假设图线的延长线与Ek轴的交点为C，其截距为W，有tanθ＝W/ν0，而tanθ＝h，所以W＝hν0。即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功。
答案：A、B、C
9．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc。用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定( )
A．a光束照射时，不能发生光电效应
B．c光束照射时，不能发生光电效应
C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多
D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小
解析：由于光子能量公式E＝hν＝h，根据题意，a、b、c三束单色光对应光子的能量大小分别为Ea＜Eb＜Ec，若Eb恰能使某金属发生光电效应，则a光束一定不能使该金属发生光电效应，而c光束一定能使该金属发生光电效应，故A对，B错，C错；根据光电效应方程Ek＝hν－W，可以看出，c光束照射该金属释放出的光电子的最大初动能比b光束产生的大，故D错。
答案：A
10．下表给出了一些金属材料的逸出功。
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出功
(10－19) J
3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( )
A．2种
B．3种
C．4种
D．5种
解析：据光子说可知，波长为λ＝400 nm的单色光子的能量为：
E＝hν＝h＝6.63×10－34× J＝5.0×10－19 J。
据光电效应方程Ek＝hν－W可知，当入射光子的能量E＝hν大于金属的逸出功W时，光电子最大初动能Ek＞0，即能发生光电效应。由题中表格可知，入射光子的能量大于铯和钙的逸出功，而小于镁、铍、钛的逸出功。故发生光电效应的金属只有铯和钙两种。
答案：B
11．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图象。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个坐标系中，用实线表示钨，虚线表示锌，以下正确反映这一过程的图象是( )
解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ek－ν图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的Ek－ν的图线应该平行。图线的横截距代表了极限频率ν0，而ν0＝，因此钨的ν0大些。综上所述，B图正确。
答案：B
12．频率为ν的光照射某种金属，产生光电子的最大初动能为Ek，若用频率为2ν的光照射同一金属，则光电子的最大初动能是多少呢？
解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率为ν时，可计算出该金属的逸出功W0＝hν－Ek，当入射光的频率为2ν时，光电子的最大初动能为E′k＝2hν－W0＝Ek＋hν。
答案：Ek＋hν
13．用一束单色光照射截止频率为νc＝1.5×1015 Hz的某种金属，产生的光电子的最大初动能Ek＝6 eV，求该单色光一个光子的动量。
解析：金属的逸出功W0＝hνc，由光电效应方程Ek＝hν－W0得，hν＝Ek＋W0＝Ek＋hνc，因一个光子的动量p＝，由c＝λν得p＝，则p＝＝ kg·m/s
＝6.5×10－27 kg·m/s。
答案：6.5×10－27 kg·m/s
14．某金属的逸出功为W0，用波长为λ的光照射金属的表面，当电压取某个值时，光电流便被截止。当入射光的波长改变为原波长的后，查明电压必须增大到原值的η倍才能使光电流截止。试计算原入射光的波长λ。
解析：光的波长为λ时，eUc＝－W0，当光的波长为后，ηeUc＝－W0，联立得λ＝。
答案：
15．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5×10－7 m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108 m/s，元电荷的带电量为1.6×10－19 C，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能分别是多大？
解析：W＝hν0，ν0＝≈ Hz＝5.3×1014 Hz，
由光电效应方程
Ekm＝hν－W＝h－W＝6.63×10－34×－2.21×1.6×10－19(J)＝4.4×10－19 J。
答案：5.3×1014 Hz 4.4×10－19 J
