人教版高中物理选修3-5 17.2 光的粒子性 课件:27张PPT
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| 名称 | 人教版高中物理选修3-5 17.2 光的粒子性 课件:27张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 633.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-11-14 18:58:09 | ||
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文档简介
课件27张PPT。2光的粒子性第十七章 波粒二象性高中物理选修3-5 光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步。 但是，在1887年赫兹在作电磁的实验时，就偶然发现了一个后来被称作光电效应的现象，这个现象使光的电磁说遇到了无法克服的困难。赫兹一、光电效应
1 定义：在光的照射下，物体表面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子。原因：当光照射电子时，它吸收光子能量，振动加剧，当这个能量足够大时，就会是电子逸出，从而发生光电效应。猜想:具备哪些条件才可能发发生光电效应规律,要发生与哪些因素有关? 1）与光的强度有关吗?
2）与光的颜色即与光的频率有关吗？
3）与光照射时间有关吗？
4）与被照射的材料有关吗？光电管1.光电管就是利用光电效应把光信号转变成电信号的一种传感器。
2.阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流。阳极阴极真空玻璃管电源光强决定的饱和电流频率决定的遏制电压2、光电效应规律
1）光电效应的发生几乎是瞬时的，时间不超过10－9s。
2）任何金属都有一个能产生光电效应的最低照射光频率，叫做极限频率。
3）光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，而与入射光强度无关。
4）光电流强度与入射光的强度成正比。得出结论:光电效应的发生与否，与光的强弱无关，与照射时间的长短无关，与光的频率、金属材料的种类有关。 德国科学家爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）在普朗克的量子假设基础上，给出了光电效应方程，成功解释了光电效应的全部实验规律。爱因斯坦获1921年诺贝尔物理学奖11二、爱因斯坦的光电效应方程
1、光子假说
光是一束以速度C运动着一粒一粒的粒子流，每一个光子所带能量?=h?，不同的频率?的光子具有不同的能量。这些粒子就是光量子，现称光子。2、光子理论对光电效应的解释
光不仅在发射和吸收时表现出量子性，而且在空间传播时也表现出量子性——提出了辐射的电磁场也具有量子性。12解释光电子数与光强成正比
依假设：一能流密度为S的光量子（光子）组成的单色光，单位时间通过垂直于光传播方向的单位面积的光子数为N，则： 光强越大（S大），单位时间入射到金属表面的光子数N越大，获得光子的电子数也越多即光电子数与光强成正比。(2) 解释光电子的初动能与入射频率有关，而与入射光光强无关。当光照射到金属内部的电子它一次吸收了一个能量为hv的光子，在上升到表面时将失去一部分能量W，依能量守恒定律：14若电子刚好在金属表面，则W有极小值W0——逸出功，电子可获得最大动能。爱因斯坦
光电效应方程说明：电子吸收光子后从金属中逸出时，除了要做逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚，这时光电子的初动能就比最大初动能要小。由爱因斯坦光电效应方程初动能与频率有关极限频率：得：16(3) 解释光电效应的瞬时性。
电子只吸收一个光子，无需能量的积累过程。爱因斯坦理论圆满地解释了光电效应。1921年因此获诺贝尔奖。例：用波长为2.0×10－7?m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19?J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34?J·s，光速c＝3.0×108?m/s，结果取两位有效数字) ???????7.9×1014Hz?1818 1916年美国物理学家罗伯特·密立根(Robert Andrews Millikan,1868～1953)历经十年，发表了光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。（获1923年诺贝尔物理学奖）密立根例题：由密立根实验(Uc和v的关系)计算普朗克常量。试做出UC-v图像并通过图像求出：
（1）这种金属的极限频率
（2）普朗克常量方程：横轴截距：方程：纵轴截距：横轴截距：纵轴截距：斜率：斜率：22 经典电磁理论预言，散射辐射具有和入射辐射一样的频率。经典理论无法解释Compton实验中波长变化。引言：爱因斯坦断言：光是由光子组成，但真正证明光是由光子组成的还是康普顿实验。 X射线散射的实验，按经典理论是X射线的电场迫使散射物中的电子作强迫振荡，而向周围辐射同频率的电磁波的过程。23 1920年，美国物理学家康普顿在观察X射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生变化了的成分。接着他用自制的X射线分光计,测定了X射线经石墨沿不同方向的散射的定量关系,并于1923年发表论文作出了解释.康普顿实验装置及结果1 康普顿实验装置康普顿散射实验的意义支持了“光量子”概念，进一步证实了首次实验证实了爱因斯坦提出的“光量子具有动量”的假设 证实了在微观领域的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿获得1927年诺贝尔物理学奖。 p = h? /c = h /?E = h?25吴有训对康普顿效应研究的贡献 吴有训1923年参加了发现康普顿效应的研究工作，1925?26年他用银的X射线（?0 = 5.62nm）为入射线，以15种轻重不同的元素为散射物质，在同一散射角（? =120? ）测量各种波长的散射光强度，作了大量 X 射线散射实验。这对证实康普顿效应作出了重要贡献。
在康普顿的一本著作 “ X ? Rays in theoryand experiment ” （1935）中，有19处引用了吴有训的工作。书中两图并列作为康普顿效应的证据。27
1 定义：在光的照射下，物体表面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子。原因：当光照射电子时，它吸收光子能量，振动加剧，当这个能量足够大时，就会是电子逸出，从而发生光电效应。猜想:具备哪些条件才可能发发生光电效应规律,要发生与哪些因素有关? 1）与光的强度有关吗?
2）与光的颜色即与光的频率有关吗？
3）与光照射时间有关吗？
4）与被照射的材料有关吗？光电管1.光电管就是利用光电效应把光信号转变成电信号的一种传感器。
2.阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流。阳极阴极真空玻璃管电源光强决定的饱和电流频率决定的遏制电压2、光电效应规律
1）光电效应的发生几乎是瞬时的，时间不超过10－9s。
2）任何金属都有一个能产生光电效应的最低照射光频率，叫做极限频率。
3）光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，而与入射光强度无关。
4）光电流强度与入射光的强度成正比。得出结论:光电效应的发生与否，与光的强弱无关，与照射时间的长短无关，与光的频率、金属材料的种类有关。 德国科学家爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）在普朗克的量子假设基础上，给出了光电效应方程，成功解释了光电效应的全部实验规律。爱因斯坦获1921年诺贝尔物理学奖11二、爱因斯坦的光电效应方程
1、光子假说
光是一束以速度C运动着一粒一粒的粒子流，每一个光子所带能量?=h?，不同的频率?的光子具有不同的能量。这些粒子就是光量子，现称光子。2、光子理论对光电效应的解释
光不仅在发射和吸收时表现出量子性，而且在空间传播时也表现出量子性——提出了辐射的电磁场也具有量子性。12解释光电子数与光强成正比
依假设：一能流密度为S的光量子（光子）组成的单色光，单位时间通过垂直于光传播方向的单位面积的光子数为N，则： 光强越大（S大），单位时间入射到金属表面的光子数N越大，获得光子的电子数也越多即光电子数与光强成正比。(2) 解释光电子的初动能与入射频率有关，而与入射光光强无关。当光照射到金属内部的电子它一次吸收了一个能量为hv的光子，在上升到表面时将失去一部分能量W，依能量守恒定律：14若电子刚好在金属表面，则W有极小值W0——逸出功，电子可获得最大动能。爱因斯坦
光电效应方程说明：电子吸收光子后从金属中逸出时，除了要做逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚，这时光电子的初动能就比最大初动能要小。由爱因斯坦光电效应方程初动能与频率有关极限频率：得：16(3) 解释光电效应的瞬时性。
电子只吸收一个光子，无需能量的积累过程。爱因斯坦理论圆满地解释了光电效应。1921年因此获诺贝尔奖。例：用波长为2.0×10－7?m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19?J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34?J·s，光速c＝3.0×108?m/s，结果取两位有效数字) ???????7.9×1014Hz?1818 1916年美国物理学家罗伯特·密立根(Robert Andrews Millikan,1868～1953)历经十年，发表了光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。（获1923年诺贝尔物理学奖）密立根例题：由密立根实验(Uc和v的关系)计算普朗克常量。试做出UC-v图像并通过图像求出：
（1）这种金属的极限频率
（2）普朗克常量方程：横轴截距：方程：纵轴截距：横轴截距：纵轴截距：斜率：斜率：22 经典电磁理论预言，散射辐射具有和入射辐射一样的频率。经典理论无法解释Compton实验中波长变化。引言：爱因斯坦断言：光是由光子组成，但真正证明光是由光子组成的还是康普顿实验。 X射线散射的实验，按经典理论是X射线的电场迫使散射物中的电子作强迫振荡，而向周围辐射同频率的电磁波的过程。23 1920年，美国物理学家康普顿在观察X射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生变化了的成分。接着他用自制的X射线分光计,测定了X射线经石墨沿不同方向的散射的定量关系,并于1923年发表论文作出了解释.康普顿实验装置及结果1 康普顿实验装置康普顿散射实验的意义支持了“光量子”概念，进一步证实了首次实验证实了爱因斯坦提出的“光量子具有动量”的假设 证实了在微观领域的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿获得1927年诺贝尔物理学奖。 p = h? /c = h /?E = h?25吴有训对康普顿效应研究的贡献 吴有训1923年参加了发现康普顿效应的研究工作，1925?26年他用银的X射线（?0 = 5.62nm）为入射线，以15种轻重不同的元素为散射物质，在同一散射角（? =120? ）测量各种波长的散射光强度，作了大量 X 射线散射实验。这对证实康普顿效应作出了重要贡献。
在康普顿的一本著作 “ X ? Rays in theoryand experiment ” （1935）中，有19处引用了吴有训的工作。书中两图并列作为康普顿效应的证据。27