人教版高中物理选修3-5课件17.2光的粒子性

光电子多
，因而饱和电流大，所以饱和电流与光强成 正 比．
三、康普顿效应和光子的动量 1．光的散射 光在介质中与物体微粒的相互作用，使光的传播方向
发生改变 的现象．
2．康普顿效应 在光的散射中，除了与入射波长相同的成分外，还有波 长 更长 的成分．
3．康普顿效应的意义 康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量， 深入揭示了光的 粒子 性的一面． 4．光子的动量 根据爱因斯坦狭义相对论中的质能方程 E＝mc2 和光子 说 ε＝hν，每个光子的质量是 hν 光子的动量是 p＝ c 或
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E＝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内照射到金属表面单位面积上的 总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数 的乘积．
4．光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极， 回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于 一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件 下，饱和光电流与所加电压大小无关． 5．光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正 比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对 于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入 射光强度之间没有简单的正比关系．
要 点 导 学
要点一 正确理解光电效应中的五组概念
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．

感受自主学习 收获成果
第四页，编辑于星期日：一点 二十九分。
一、光电效应 1．光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象，发射 出来的电子叫做光电子． 2．光电效应的实验规律 (1)存在着饱和电流． (2)存在着遏止电压和截止频率． (3)光电效应具有瞬时性．
第五页，编辑于星期日：一点 二十九分。
二、爱因斯坦的光电效应方程 1．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的， 而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量 子被称为光子，频率为ν的光的能量子为hν.
A．频率变大
B．速率变小
C．光子能量变大 D．波长变长
第三十九页，编辑于星期日：一点 二十九分。
解析 光子与电子碰撞时，遵守动量守恒和能量守恒．自
由电子碰撞前静止，碰撞后动量增加、能量增加，所以光子的
动量、能量减小，由E＝hν＝h
c λ
可知光子频率变小、波长变
长，所以A、C选项错误，D选项正确；由于光子的速度是不
第六页，编辑于星期日：一点 二十九分。
2．光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek.
第七页，编辑于星期日：一点 二十九分。
三、康普顿效应和光子的动量 1．光的散射：光在介质中与物体微粒的相互使用，使光 的传播方向发生改变的现象． 2．康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长相同的 成分外，还有波长更长的成分． 3．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能 量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．
第十四页，编辑于星期日：一点 二十九分。
二、爱因斯坦的光电效应方程

有：W0= hν0
②光电效应方程：Ek＝hν－W0
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
Ek＝hν－W0
●解释截止频率
●解释饱和光电流 ●解释瞬时性
EK
ν
0
ν0
－W0
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
(1)存在遏止电压U c : 使光电流减小到零的反向电压 U=0时，I≠0，因为电子有初速度 加反向电压，如右图所示： 光电子所受电场力方向与光电子 速度方向相反，光电子作减速运 动。若 1 2 me v c eUc 2 则I=0，式中UC为遏止电压
+ + + + + +
U
一
v
一 一 一 一 一
3、效应具有瞬时性
三、光电效应解释中的疑难
四、爱因斯坦的光电效应方程
（1）光子： （2）爱因斯坦的光电效应方程 （3）光子说对光电效应的解释 五、康普顿效应 六、光子的动量
X 射线管
晶体
散射波长
光阑
0
j
探 测 器 X 射线谱仪
石墨体 (散射物质)
康普顿正在测晶体 对X 射线的散射 按经典电磁理论： 如果入射X光是某 种波长的电磁波， 散射光的波长是 不会改变的！
经典电磁理论在解释康普顿效应时 遇到的困难
1. 根据经典电磁波理论，当电磁波通
过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动， 其频率等于入射光频率，所以它所发射的散 射光频率应等于入射光频率。
赫兹 电磁波实验

这表明对一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多
二 光电效应的实验规律
2 存在着遏止电压和截止频率 （1）实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率v改变是，遏止电压也会改变 这表明光电子的能量只与入射光的频率有有关，而与入射光的强弱无关
2
光的粒子性
电子
在金属表面处的电子，受到四周正离子 的引力合力向指向金属内部，电子要出 正离子 来须克服这些引力（也是阻力）做功， 需要一定的能量（动能） 思考3 ： 在距金属表面深度不同的电子，在离开金属的过程中，要克服 阻力做的功相同吗？ 不同。 越靠近金属表面的电子，克服阻力所要做的功越少 我们把电子在离开金属的过程中，克服阻力做功的最小值叫做这种金 属的逸出功。（实际也是最表面的电子出来时所要做的功）
2 用什么实验装置来研究光电效应？ 光电管、电源、变阻器，电压表、电流表 3 你发现光电效应有哪些规律？
2
二 光电效应的实验规律 1 存在着饱和电流
光的粒子性
（1）即在入射光照强度不变的情况下，随着所加正向电压的增大，当电压增大 到某一值时，光电流不再增大，趋向于一个饱和值
这说明，在入射光照强度不变的情况下，单位时间内阴极K发射的光电子数目是 一定的 （2） 实验表明：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
思考4：随着AK间电压的不断增大 ， 光电流会一直增大下去吗？ 不会的。当电压增大到一定的程度，所有 的电子将全部被拉过去，此时K板每秒发 出多少电子，A板每秒就接收多少电子， 即单位时间内通过导线截面的电荷量是一定值，电流为一定值，这个电 流，叫做饱和电流 石英窗囗
A
K
电场 E V
A
对光电效应的研究