《光電效應(yīng)光子》ppt課件

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1、光電效應(yīng)光子第二節(jié)光的粒子性(2課時(shí))第1課時(shí)問題1：回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程？19世紀(jì)初，托馬斯.楊、菲涅爾、馬呂斯等分別觀察到了光的干涉、衍射和偏振。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋提出電磁場(chǎng)理論，19世紀(jì)80年代赫茲用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一理論，光的波動(dòng)說取得了勝利。同時(shí)赫茲還發(fā)現(xiàn)了用光的波動(dòng)說無法解釋的現(xiàn)象——光電效應(yīng)。用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連），使驗(yàn)電器張角增大到約為30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒（帶正電）去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。一、光電效應(yīng)現(xiàn)象表明鋅板在射

2、線照射下失去電子而帶正電定義：照射到金屬表面的光(包括不可見光)，能使金屬中的電子從表面逸出。這個(gè)現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫做光電子若鋅板先帶上負(fù)電，再用紫外線燈照射鋅板，會(huì)怎樣？（課本p30）問：光線經(jīng)石英窗照在陰極上時(shí)有電子逸出----光電子。光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。二、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)及規(guī)律陽極陰極光電效應(yīng)實(shí)質(zhì)：光現(xiàn)象電現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為加電壓正向：電子加速，電場(chǎng)力做正功。反向：電子減速，電場(chǎng)力做負(fù)功。實(shí)驗(yàn)規(guī)律：陽極陰極IIsUcOU光強(qiáng)較強(qiáng)光強(qiáng)較弱遏止電壓飽和電流光電流與電壓關(guān)系飽和電流入射光顏色（頻率）不變，當(dāng)A加正向電

3、壓，電流增加，到一定值時(shí)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的所有光電子都被陽極A吸收，即使電壓再增，電流也不會(huì)增大，光電流達(dá)到飽和。（入射光強(qiáng)度n：光子數(shù)）（一個(gè)光子的能量只能給一個(gè)光電子）對(duì)于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大。當(dāng)K、A間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)力作功（w=qu）,電子減速，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Uc時(shí)，速度最大的光電子達(dá)不到陽極A，此時(shí)光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。2.遏止電壓IIsUcOU光強(qiáng)較強(qiáng)光強(qiáng)較弱遏止電壓飽和電流光電流與電壓關(guān)系陽極陰極對(duì)于一定顏色（頻率）的光,無論光強(qiáng)如何Uc相同；頻率改變

4、，遏止電壓變。光電子的能量只與光入射的頻率有關(guān)，與入射光強(qiáng)弱無關(guān)。3.截止頻率?c----極限頻率UcO陽極陰極用不同頻率的光去照射陰極K時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：頻率越高，Uc越大，并且頻率與Uc呈線性關(guān)系。當(dāng)入射光頻率?>?c時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率?

5、也就是說，頻率為?的光是由大量能量為?=h?能量子組成的粒子流，這些能量子沿光的傳播方向以光速c運(yùn)動(dòng)。這些能量子稱為光子。在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能Ek。由能量守恒可得出：2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程初動(dòng)能及反向截止電壓與?成正比，而與光強(qiáng)無關(guān)。4.光電效應(yīng)的解釋3.光電效應(yīng)方程W0：某種金屬中的不同電子，脫離這種金屬所需要的功不一樣，使電子逸出金屬表面所作功的最小值，稱為逸出功；Ek:為光電子的最大初動(dòng)能；：為入射光頻率(1)由得O-W0Ekmb:當(dāng)入射光頻率?>

6、?0時(shí)，電子才能逸出金屬表面，產(chǎn)生光電效應(yīng)。c：不同金屬具有不同的截止頻率。（3）光電流正比于光強(qiáng)的解釋光強(qiáng)正比于單位時(shí)間流過單位面積的光子數(shù)。光強(qiáng)越大，光子數(shù)越多。金屬內(nèi)電子吸收一個(gè)光子可以釋放一個(gè)光電子。光強(qiáng)越大，光電子越多，光電流越大。但是光子的能量小于逸出功時(shí)無光電流。a:入射光頻率低于?c時(shí)，光子能量小于(h?

7、出功為6.3eV，求鉑的截止頻率?c。λ=196nm康普頓效應(yīng)第2課時(shí)1.光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用,因而傳播方向發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做光的散射1923年康普頓在做X射線通過物質(zhì)散射的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長(zhǎng)相同的射線外，還有比入射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，這種波長(zhǎng)變化的現(xiàn)象叫做康普頓效應(yīng)。2.康普頓效應(yīng)康普頓散射的實(shí)驗(yàn)裝置與規(guī)律：晶體光闌X射線管探測(cè)器X射線譜儀石墨體(散射物質(zhì))j?0散射波長(zhǎng)?X射線是由一些能量為?=h?的光子組成，并且這些光子與自由電子發(fā)生完全彈性碰撞，光子除了有能量之外還有動(dòng)量。3.康普頓效應(yīng)的

8、光量子理論解釋可見，康普頓效應(yīng)中，發(fā)生波長(zhǎng)改變的原因是：當(dāng)一個(gè)光子與散射物質(zhì)中的一個(gè)自由電子碰撞后，電子獲得一部分能量，散射的光子能量減小，頻率減小，波長(zhǎng)變長(zhǎng)。康普頓散射進(jìn)一步證實(shí)了光子理論的正確性，還證明了在微觀領(lǐng)域中也是嚴(yán)格遵守能