高中物理选修3-5第二章：光电效应__光子(ppt)1

二、光电效应与光电流：
物体在光的照射下发射电子 的现象叫光电效应，发射出来的 电子叫光电子。 光电管就是利用光电效应制 成的一种光学元件，它的作用是把 光信号转变为电信号 由于光电效应 在电路中形成的电 流叫光电流。
三、光电效应的规律：
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叫极限频率 ②单位时间内发射的光电子数目跟入射光的强度成 正比 ③光电子的最大初动能只跟入射光的强度无关，它 随入射光的频率增大而增大 ④光电效应发生时间非常短暂，几乎不需要时间

正是这两朵乌云的飘动，引来了20世纪物理 学革命的暴风骤雨，使整个自然科学进入了 一个崭新的阶段。这“两朵乌云”成为20世 纪伟大的物理学革命的导火线。
一、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
巩固练习：
6、某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出， 若光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是 A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出 B B．逸出的电子数一定减少 C．逸出的电子数有可能增加 D．逸出的电子数有可能不变 7、下列关于光电效应的说法正确的是（ D ） A．光电子的动能随照射光频率的增大而增大 B．光电子的初速度与照射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大
11、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
几种金属的逸出功
铯 逸出功
W/eV
钙
2.7
镁
3.7
铍
3.9
钛
4.1
1.9
光子的能量 E＝hν 其中h是一个常量，叫普朗克常量： h=6.63×10－34J.s
六、光电方程 光子说对光电效应的解释：
使金属表面的电子能挣脱原子核的引力而逸出 成为光电子所需做的功叫逸出功
W h 0
在光电效应中，入射光的能量等于出射的光电 子的最大初动能与逸出功之和： 即： h E W 或 E h W km km 这叫爱因斯坦光电效应方程，简称光电方程
四、波动理论对光电效应的解释的困难：
波动理论 困难1 光能由振幅决定，与光频率 无关，只要光强足够大（不 论入射光的频率多），总可 以使电子获得足够的能量从 而发生光电效应 困难2 光强越大，电子可获得更多 能量，光电子的最大初动能 也应该越大，遏止电压也应 越大。即出射电子的最大初 动能应该由光强来决定 困难3 光强大时，电子能量积累的 时间就短，光强小时，能量 积累的时间就长 光电效应实验结果 如果ν﹤ ν0，无论光 强有多大，都不能发生 光电效应，光能应由光 频率来决定

最后也可归结为麦克斯韦方程；热现象的理 论有完整的热力学的统计物理学。物理学的 辉煌成就，使得不少物理学家踌躇满志、沉 溺于欢快陶醉之中，产生了这样一种看法： 物理学的大厦已告落成，今后物理学的任务 只是进一步精确化，即在一些细节上作些补 充和修正，使已知公式中的各个常数测得更 加精确一点。然而，此刻在物理学的万里晴 空中却飘来了两朵乌云，物理学上出现了一 系列新的发现。这些无法用经典物理学解释 的新发现，使经典物理学陷入了危机。第一 朵与迈克尔逊试验有关，第二朵与黑体辐射 有关。
8、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
9、已知某单色光的波长为λ，在真空中的传播速度为c，普朗 克常量为h，则该电磁波辐射的能量子的值为( ) A A．hc /λ B．hλ/c C．h /λ D．hcλ 10、某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，真空 中光速为c，普朗克常量为h，则该激光器每秒发射的光量 子数为 ( A ) A. λP / hc B. hP/λc C. λcP / h D. hλP / c
巩பைடு நூலகம்练习：
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（ D ） 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、已知铯的极限频率为4.545×1014Hz，钠为6.0×1014Hz， 银为1.153×1015Hz，铂为1.529×1015Hz，当用波长为375nm 铯和钠 的光照射它们时，可发生光电效应的是__________________ 。 （光速c=3.0×108m/s，光速与波长、频率的关系：c =λf ）
(1)4.41×10-19J
(2)7.3×10-19J
作业：
P34练习
金榜“基础梳理”“自测自评”
部分金属的极限频率和波长
金属 波长 （μm） 频率 （Hz） 铯 钠 锌
0.372 0 8.065 × 1014
银
铂
0.660 0 0.500 0 4.545 ×1014 6.000 × 1014
0.260 0 0.196 2 1.153 × 1014 1.529 × 1014
12、用波长为λ的单色光照射某金属逸出光电子的最大初动 能为用波长为2λ的单色光照射该金属逸出电子的最大初动能 的n倍,则能使该金属发生光电效应的最大波长是多少?
13、波长为λ＝0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射 光电子，光电子在磁感强度为B的匀强磁场中，做最大半径 为r的匀速圆周运动时，已知 r· B=5.6×10-6T· m，光电子质 量m=9.1×10-31Kg，电量e =1.6×10-19C，求： (1)每个光电子的最大初动能； (2)金属筒的逸出功．
阅读：P32“对光电效应的解释”部分
巩固练习：
1、物体在光的照射下发射电子 ___________________________的现象称为光电效应，发射出 光电子 来的电子叫____________ 。 光 电 信号。由 2、光电管的作用是把 _______ 信号转变为______ 光电流 。 于光电管发生光电效应而在电路中形成的电流叫_________ 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 ) 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
经典物理学危机——两朵“乌云”

19世纪，物理学以经典力学、热力学，统 计物理学和电磁学为支柱，建立了一座宏 伟而近乎完美的经典物理学大厦。1900年 物理学元老威廉· 汤姆逊在迎接新世纪的科 学讲演中盛赞物理学大厦的完美。那时对 于各种常见的物理现象，都可以用相应的 理论加以说明。的确，物理的机械运动速 度比光速小得多时，准确地遵从牛顿力学 规律；电磁现象被总结为优美的麦克斯韦 方程；光的现象有光的波动理论，
光电子的最大初动能、 遏止电压都与光强无关， 而与频率有关
当入射光照射到光电管 阴极时，无论光强怎样， 几乎瞬间就产生了光电 子
五、量子假说 光子：
普朗克的量子假说：
在微观世界里，物理量的取值很多时候 是不连续的，只能取一些分立的值，这称为 量子化现象。
爱因斯坦的光子假说：
在空间传播的光不是连续的，而是一份 一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子， 光子的能量E 跟光的频率ν成正比。