《2. 光电效应与光的量子说》PPT课件(江苏省县级优课)
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2.光电效应与光的量子说
思考：改用其它的光（比如红光、白光）来照射 会不会有电子逸出？或用其它材料的金属表面做 实验会不会有电子逸出？
光电效应的实验视频
2.光电效应的实验规律
电流表：测光电流的大小 电压表：测两极之间的电压
大小 滑动变阻器：改变两极之间
的电压大小
光电效应的电路图
探究光电效应实验规律的视频
2.光电效应的实验规律
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
阅读课本28页”能量子”和课本32页最后 一段，回答以下问题：
（1）在空间传播的光是连续还是是一份一份的？
在空间传播的光不是连续的而是一份一份的， 每一份能量子叫做一个光子.
（2）光子的能量与什么有关系？
光子的能量跟它的频率成正比
（3）光子的能量如何表示？
v表示光的频率 h 叫普朗克常量
19世纪初证明了波动 说的正确性
牛顿 微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
惠更斯 波动说
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
一、光电效应xxk
1.光电效应现象
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
1.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。 （2）光电子：逸出的电子称为光电子。 （3）光电流：光电子定向移动形成的电流。
五、小结
1.光电效应现象
2. 光电效应规律 ●入射光越强，单位时间中发射的光电子越多 ●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（极限频率）时不能发生光电效应。
●光电效应具有瞬时性 3.爱因斯坦光电效应方程及其对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
●解释截止频率 ●解释饱和光电流 ●解释瞬时性
光电效应的实验视频
2.光电效应的实验规律
电流表：测光电流的大小 电压表：测两极之间的电压
大小 滑动变阻器：改变两极之间
的电压大小
光电效应的电路图
探究光电效应实验规律的视频
2.光电效应的实验规律
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
阅读课本28页”能量子”和课本32页最后 一段，回答以下问题：
（1）在空间传播的光是连续还是是一份一份的？
在空间传播的光不是连续的而是一份一份的， 每一份能量子叫做一个光子.
（2）光子的能量与什么有关系？
光子的能量跟它的频率成正比
（3）光子的能量如何表示？
v表示光的频率 h 叫普朗克常量
19世纪初证明了波动 说的正确性
牛顿 微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
惠更斯 波动说
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
一、光电效应xxk
1.光电效应现象
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
1.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。 （2）光电子：逸出的电子称为光电子。 （3）光电流：光电子定向移动形成的电流。
五、小结
1.光电效应现象
2. 光电效应规律 ●入射光越强，单位时间中发射的光电子越多 ●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（极限频率）时不能发生光电效应。
●光电效应具有瞬时性 3.爱因斯坦光电效应方程及其对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
●解释截止频率 ●解释饱和光电流 ●解释瞬时性
第二节 光电效应与光的量子说
，
2
布置作业
• 完成导学案剩余练习 • 预习下一节内容
感谢指导！
教科版
物理选修3-5
第四章 第二节
人类对光的本性认识的历史进程：
微粒说：认为光是一种粒子 代表人物：牛顿
波动说：认为光是一种波
代表人物：惠更斯 光的电磁说：光是电磁波
提出者：麦克斯韦
演示实验，获取新知
• 介绍器材，演示实验
问题1：验电器为什么张开？ 问题2：为什么用白炽灯不能发生光电效应？
一、光电效应
遏止电压
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。
阳 将换向开关反接，电场反向， 极
A
K
阴 极
G
V
Uc称遏止电压。
1 2 me vc eU c 2
光电效应伏安特性曲线
I
饱 和 光 电 流
阳 极
A
K
光电子的电流
研究光电效应实验装置 紫外线经石英窗（石英对紫 外线吸收较少）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。
阳 极
V
A
W 石英窗
K
阴 极
G
正向电压：对电子向阳极运动起促进作用 反向电压：对电子向阳极运动起阻碍作用
光电效应的实验规律：
①只有当入射光的频率高于某一频率v0时才能发生光电 效应，把这一频率v0叫截止频率，也叫极限频率 ② 只要光的频率大于截止频率，即使用极弱的入射 光，光电子总能立刻（10-9s）发射出来 ③当入射光的频率高于截止频率、光电流出现时，光 电流的大小由光强决定，光强越大，光电流越大 ④光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射 光的频率有关，它随入射光的频率增大而增大
高中物理量子概念的诞生光电效应与光的量子说课件教科选修
答案 BD
第十九页，共34页。
针对训练 当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效
应，则下列说法正确的是( ) A.增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大
B.增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C.改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中
一定有光电流
D.改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中
出，及入射光的强度和时间无关，A、C错，B对；
第十八页，共34页。
光电子能否达到阳极A，取决于光电子的初动能大小和两极间
所加电压的正负和大小共同决定，一旦电源接反了且电压大于 遏止电压，即使具有最大初动能的光电子也不能达到阳极，即
使发生了光电效应现象，电路中也不会有光电流，D对，所以 正确选项为B、D.
C.金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的
能量才能从金属表面逸出
D.无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量
后，总能逸出成为光电子
第二十九页，共34页。
123 4
解析 根据光电效应规律可知：金属中的一个电子只能
吸收一份光子的能量，一个光子的能量也只能交给一个
电子.电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要
高中物理量子概念的诞生光电效应 与光的量子说课件教科选修
第一页，共34页。
学习探究区
一、光电效应产生的条件 二、光电效应的规律 三、动爱因斯坦光电效应方程
第二页，共34页。
一、光电效应产生的条件
问题设计
实验：探究光电效应产生的条件 如图1所示，取一块锌板，用砂纸 将其一面擦一遍，去掉表面的氧 化层，连接在验电器上.
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek
W
W
第十九页，共34页。
针对训练 当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效
应，则下列说法正确的是( ) A.增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大
B.增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C.改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中
一定有光电流
D.改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中
出，及入射光的强度和时间无关，A、C错，B对；
第十八页，共34页。
光电子能否达到阳极A，取决于光电子的初动能大小和两极间
所加电压的正负和大小共同决定，一旦电源接反了且电压大于 遏止电压，即使具有最大初动能的光电子也不能达到阳极，即
使发生了光电效应现象，电路中也不会有光电流，D对，所以 正确选项为B、D.
C.金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的
能量才能从金属表面逸出
D.无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量
后，总能逸出成为光电子
第二十九页，共34页。
123 4
解析 根据光电效应规律可知：金属中的一个电子只能
吸收一份光子的能量，一个光子的能量也只能交给一个
电子.电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要
高中物理量子概念的诞生光电效应 与光的量子说课件教科选修
第一页，共34页。
学习探究区
一、光电效应产生的条件 二、光电效应的规律 三、动爱因斯坦光电效应方程
第二页，共34页。
一、光电效应产生的条件
问题设计
实验：探究光电效应产生的条件 如图1所示，取一块锌板，用砂纸 将其一面擦一遍，去掉表面的氧 化层，连接在验电器上.
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek
W
W
高中物理第四章2光电效应与光的量子说课件教科选修35教科高中选修35物理课件
原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分为光电子的初动
能;只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功,才具
有最大初动能.光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能.
第七页，共二十五页。
(3)光子的能量与入射光的强度:光子的能量即每个光子的能量,其值为
ε=hν(ν为光子的频率),其大小由光的频率决定.入射光的强度指单位时间
第十六页，共二十五页。
类型
类型
(lèixí
ng)二
(lèixí
ng)一
类型
(lèixí
ng)三
点拨根据饱和电流的值可以算出每秒内由K极发射的光电子的数目.根据光电子
从K极飞出时的最大初动能,再加上A、K间的电压相应的电场力的功,可以
得到电子到达A极时的最大动能.最大初动能与光的强度无关,而是与光的频率有关.
(1)光子与光电子:光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电,光电子
是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子,光子是光电效
应的因,光电子是果.
(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,光子的能
量全部(quánbù)被电子吸收,电子吸收了光子的能量,可能向各个方向运动,需克服
②如果克服吸引力做功最少为W0,则电子离开金属表面时动能最大为Ek,根
据能量守恒定律可知,Ek=hν-W0.
(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件.
若发生光电效应,则光电子的最大初动能必须大于零,即Ek=hν-W0>0,
0
0
ℎ
ℎ
亦即 hν>W0,ν> =νc,而 νc= 恰好是光电效应的截止频率.
的能量后,消耗于电子由金属内逸出表面所需做的功W,叫作逸出功.
能;只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功,才具
有最大初动能.光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能.
第七页，共二十五页。
(3)光子的能量与入射光的强度:光子的能量即每个光子的能量,其值为
ε=hν(ν为光子的频率),其大小由光的频率决定.入射光的强度指单位时间
第十六页，共二十五页。
类型
类型
(lèixí
ng)二
(lèixí
ng)一
类型
(lèixí
ng)三
点拨根据饱和电流的值可以算出每秒内由K极发射的光电子的数目.根据光电子
从K极飞出时的最大初动能,再加上A、K间的电压相应的电场力的功,可以
得到电子到达A极时的最大动能.最大初动能与光的强度无关,而是与光的频率有关.
(1)光子与光电子:光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电,光电子
是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子,光子是光电效
应的因,光电子是果.
(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,光子的能
量全部(quánbù)被电子吸收,电子吸收了光子的能量,可能向各个方向运动,需克服
②如果克服吸引力做功最少为W0,则电子离开金属表面时动能最大为Ek,根
据能量守恒定律可知,Ek=hν-W0.
(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件.
若发生光电效应,则光电子的最大初动能必须大于零,即Ek=hν-W0>0,
0
0
ℎ
ℎ
亦即 hν>W0,ν> =νc,而 νc= 恰好是光电效应的截止频率.
的能量后,消耗于电子由金属内逸出表面所需做的功W,叫作逸出功.
光电效应与光量子假说ppt-教科版必修(3-5)PPT课件
2.光电流强度由光强决定.
3.光电子的最大初动能与入射光频率呈线性关系.
4.发生时间短(10-9s).
(光的波动说的困难 阅读课本p76)
2020年10月2日
3
三、光量子假说 光电方程
1.光子能量： ε=hν
2.光电方程： h 1mv2 A
2
（爱因斯坦 1905年）
3.截至频率:
光子能量 最大初 动能2020年10月2日 Nhomakorabea5
答案:
1. λ< λ0 ,ν>ν0 能
2. 1mv2 h A
2
h0 A
3. eU12mvA 2 12mv2
4. 最大动能6.01×10-19 J
2.65×10-19 J
6.01×10-19 J
2020年10月2日
6
演讲完毕，谢谢观看！
Thank you for reading! In order to facilitate learning and use, the content of this document can be modified, adjusted and printed at will after downloading. Welcome to download!
第2节 光电效应 光量子假说
2020年10月2日
1
一、光电效应
1.光电效应：光照射金属表面，使物体发射电子的现象 2.光电子： 光电效应中从金属中飞出来的电子。 3.光电流： 光电子定向移动形成的电流。 4.最大初动能： 光电子从金属逸出时的动能。
2020年10月2日
2
二、光电效应的特征:
ｅ
1.存在截至频率ν0(极限频率)
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
3.光电子的最大初动能与入射光频率呈线性关系.
4.发生时间短(10-9s).
(光的波动说的困难 阅读课本p76)
2020年10月2日
3
三、光量子假说 光电方程
1.光子能量： ε=hν
2.光电方程： h 1mv2 A
2
（爱因斯坦 1905年）
3.截至频率:
光子能量 最大初 动能2020年10月2日 Nhomakorabea5
答案:
1. λ< λ0 ,ν>ν0 能
2. 1mv2 h A
2
h0 A
3. eU12mvA 2 12mv2
4. 最大动能6.01×10-19 J
2.65×10-19 J
6.01×10-19 J
2020年10月2日
6
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第2节 光电效应 光量子假说
2020年10月2日
1
一、光电效应
1.光电效应：光照射金属表面，使物体发射电子的现象 2.光电子： 光电效应中从金属中飞出来的电子。 3.光电流： 光电子定向移动形成的电流。 4.最大初动能： 光电子从金属逸出时的动能。
2020年10月2日
2
二、光电效应的特征:
ｅ
1.存在截至频率ν0(极限频率)
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
《光电效应》课件2
05
光电效应的理论模型
光子与物质的相互作用
光子与物质中的原子 或分子相互作用，导 致电子从束缚态跃迁 至自由态。
光电效应的发生取决 于光的强度和光的波 长。
光的频率决定了光子 的能量，而光子的能 量决定了电子跃迁所 需的能量。
量子力学模型
量子力学模型描述了光与物质相互作 用的过程，解释了光电效应的产生机 制。
通过求解光电子的运动方程， 可以预测电子的能量、速度和 方向等性质。
06
光电效应的发展前景
新型光电材料的研究
新型光电材料的探索
科研人员正在不断探索新型光电材料 ，以寻找具有更高光电转换效率的物 质。
材料性能的优化
通过对现有光电材料的性能进行优化 ，提高其光电转换效率和稳定性，以 满足不同应用场景的需求。
当光子与物质中的原子或分子相互作 用时，光子的能量被原子或分子吸收 ，导致电子从束缚态跃迁至自由态。
量子力学模型认为光是由粒子（光子 ）组成的，每个光子具有能量和动量 。
光电子的运动方程
光电子的运动方程描述了电子 在光电效应中的运动状态和行 为。
光电子的运动方程包括电子的 动能、势能以及它们之间的相 互作用力。
光电子学是研究光子与电子相互作用的科学， 广泛应用于光通信、光计算、光传感等领域。
04
光电效应的实验研究
光电效应的实验设备
光源
提供光子，通常使用可见光、 紫外线和红外线等不同波长的
光源。
光电接收器
检测电子，通常使用光电倍增 管或硅光电池等设备。
电流表
测量产生的电流。
恒流电源和恒压电源
为光电接收器提供稳定的电流 或电压。
光电效应的实验步骤
准备实验器材
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2、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大应（ D ）
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
3、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 ( B )
答：（1）当入射光频率高于截止频率时，光强 增加，发射的光电子数增多；当入射光频率低 于截止频率时，无论光强怎么增加，都不会有 光电子发射出来。
（2）入射光的频率增加，发射的光电子最 大初动能增加。
一部分消耗在电子逸出功W，另一部分变为光电子
逸出后的动能 1 mv2.由能量守恒可得：
2
h
1 2
mv2
W0
W 为电子逸出金属表面所需做的功，叫逸出功；
0
1 mv2 为光电子的最大初动能。 2
讨论：12 mv2 与遏止电压的关系？
(2)光电效应方程包含了产生光电效应的条件.
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，
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
4、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（ C ）
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
5、在光电效应实验中 （1）如果入射光强度增加，将产生什么结果？ （2）如果入射光频率增加，将产生什么结果？
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。
挑战自我
1、三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的
金属a、b、c上，均恰能使金属中逸出光电子。已知三种光
线的波长λ甲>λ乙>λ丙，则（ A ）
A、用三种入射光照射金属a ，均可发生光电效应 B、用三种入射光照射金属c ，均可发生光电效应 C、用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应 D、用入射光甲照射金属b ，可能发生光电效应
能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流
表读数不为零.合上电键，调节滑动变阻器，
发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数
仍不为零.当电压表读数大于或等于0.6 V时， 图6 电流表读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为( )
A.1.9 eV
B.0.6 eV
C.2.5 eV
D.3.1 eV
解析 由题意知光电子的最大初动能为
W
W
即Ek＝hν－W>0，亦即hν> W，ν> h ＝ν0，而ν0＝ h 恰
好是光电效应的截止频率.
(3)Ekm－ν曲线.如图5所示是光电子最大初 动能Ekm随入射光频率ν的变化曲线.这里， 横轴上的截距是 截止频率或极限频率 ；
纵轴上的截距是 逸出功的负值 ；斜率为
图5
普朗克常量 .
例3 如图6所示，当电键K断开时，用光子
Ek＝eU＝0.6 eV 所以根据光电效应方程
Ek＝hν－W 可得W＝hν－Ek＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV. 答案 A
返回
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。
二、光的波动说的困难
关于光的本性，历史上存在着粒子说与波动说的长期 的争论.18-19世纪，由于光的干涉、衍射现象的发现，光 的波动说在物理学中占据了主导地位.人们已经认识到光是 一种电磁波.
按照光的波动说，当光照射到金属表面时，金属中的 电子会从入射光中持续吸收能量，只有当能量积累到一定 量值时（按波动理论计算竟需要几分钟或更长的时间）.电 子才能从金属表面逃逸出来.显然，在光电效应问题上，光 的波动说遇到了巨大的困难.
A
W 石英窗
K
阴
极
G
光电子在电场作用下形成光电流。
V
2.尝试解释光电效应现象
为什么在紫外线的照射下锌板中的电子会 跑出来呢？
改用其它的光来照射会不会照射出电子？ 改变照射光的强弱会不会影响光电子量？ 改用其他的材料会不会射出电子？ ……
勒纳德等人通过实验得出以下结论：
2、光电效应的实验规律： （1）存在 ___电流。在一定的光照条件下，随着所加 电压的__ _，光电流趋于一个饱和值，入射光越强， 饱和电流__ _，即入射光越强时，单位时间内发射的 光电子数目_ _。（2）存在着____ __电压和__ ____频率。只有施加___ ___电压且达到某一值时才 会使光电流为零，这一电压称为_ ___电压，______ 电压的存在说明光电子具有一定的____。 （3）效应具有______。当入射光频率超过截止频率ν0 时，无论光怎样微弱，产生电流的时间不超过______， 光电效应几乎是瞬时的。 3、使电子从金属中逸出所需做功的___ _ _叫做这种 金属的逸出功，不同金属的逸出功__ __。
对光学的研究
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
19世纪初证明了 波动说的正确性
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
惠更斯 波动说
三、光量子概念的提出 光电效应方程
爱因斯坦把普朗克的能量子概念推广到光电
高中物理·选修3-5·教科版
4.2 光电效应与光的量子说
一、光电效应
19世纪末，人们发现当光照射在金属表面 上时，金属中的电子会因吸收光的能量而溢出
金属表面，这种现象称为光电效应.
逸出的电子称为光电子.
光电子定向移动形成的电流叫光电流.
1. 光电效应实验
阳
极
光线经石英窗照在阴极上，便 有电子逸出---光电子。
效应的研究中，提出了光量子概念，简称光子.
1、爱因斯坦的光量子假说
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:ε=hν ，ν表示光的频率，h叫普朗克常 量，h＝6.63×10-34焦耳·秒
2.爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，