第1节光电效应 (3)

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/8/8,,‹#›,,第,1,节,光 电 效 应,（第 一 课 时）,实验一,：,紫外线,,,,,,,,,,,,,│,│,ϴ,ϴ,ϴ,ϴ,ϴ,←,←,,,一、光电效应现象,,,19,世纪末，赫兹最早发现了光电效应现象。,1,、定义：在光的照射下，,电子从物,体表,,,,面,逸出的,现象。,2,、光电子：打出来的电子叫光电子。,3,、实质：光现象→电现象,,,,（光：可见光和不可见光）,,,,,探究,：,,1,、,用弧光灯照射锌板,,,与锌板连接的验电器张开一个角度说明什么？,2,、锌板带了什么电？

2、如何检验电性？,,,3,、光照射金属表面时，为什么会有电子逸出,?4,、只要有光照，就能产生光电效应？,——,弧光灯照射后的锌板带了电。,——,毛皮摩擦过得橡胶棒接触验电器，验电器张角闭合。说明锌板带,正电。,,,,,,,,,,铜网,高压电源,锌板,紫光,灵敏电流计,指针发生偏转,紫光照射锌板，电流计指针发生偏转。,实验二：,ϴ,ϴ,→,F,←,E,→,→,,,,,,,,,,铜网,锌板,红光,灵敏电流计,高压电源,,指针不偏转,白炽灯照射锌板，电流计指针,始终,不发生偏转。,,,,光电管结构,实验三：,F←,→E,光电管,,,,,,,,,光谱分布图,,,,二、光电效应规律,,1,、存在极限频

3、率和极限波长,,（,1,）极限频率,√,ᴄ,：每一种金属对应一,种光的,极限,,,频率,。,,（,2,）入射光频率高于或等于极限频率,(,低于或,等于,,极限,波长）才能产生,光电效应。低于极限频率,,的光，即使增加光的强度和照射时间，也不,,能产生光电效应。,,（,3,）,不同金属极限频率不同。,,,,,,思考,,为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？,,,,,回想一下光的波动理论是怎样描述光的能量的呢？,,光的波动理论描述光的能量,,,,1、能量是连续的．,2,、光,的能量→光强决定→光波振幅决定（,跟,频率,无关,）,3,、电子,受光波中变化着的电场的作用而,振动，,如果,经过一段

4、时间后，电子振幅就会很大，,总能,获得足够的,能量。,,,,,1,、极限频率,2,、光电效应的瞬时性,3,、光电效应,中，光强增大，光电流也,增大。,4,、光电效应出射光子的最大初动能与频率有,,,关，与光强无关。,,,爱因斯坦,普朗克,E=h,√,光子说,,爱因斯坦,在,1905,年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称,光子。,光子的能量和频率成正比：,实践是检验真理的唯一标准！,E=h,√,,,2,、,光电流大小,：,（,1,）光电流,：由光电子的定向移动所,产生的电,流,,,其大小由单位时间内发出的,光电子的数,,,目,决定,。,I,=,,,(N

5、:t,时间里发出,电,子,个数）。,,（,2,）产生,光电效应时，光电流强度,随入射光强,度的增大而增大。,（成正比）,,（,3,）入射,光强度,I,v,：,单位时间内照射到金属,表,,,面,单位面积上的光子的总能量。由,入射光,子,数和入射光子频率决定。,I,v=nh,√,,（,n,:,单位时间内照射到金属表面单位面积,上,,,的,光子,数。）,,N,e,⁄t,,,,,,,→E,F←,,,,,,,光子,ϴ,ϴ,,3,、光电效应时间,,极,短,。,10,,,,—9,s,,打出,光电子视频,图,,,,,,,,,四,、光电效应理论的,验证,,1,、,当,光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中的某

6、个,,电子,全部吸收，电子的动能立刻增大并不需要积累能量,,,,的,过程，如果电子的动能足够大,，能克服,内部原子核,对,,它,的,引力，就,可以离开,金属逸,离出来，成为,光电子。,2,、如果,入射光子的频率比较低，它的能量不能产生光电,效,,应,，而将所吸收的光子能量立刻转化为内能，这就是,金,,,,属,存在极限,频率,√,ᴄ,的,原因,。,3,、,金属的逸出功,W,m,in,：使电子脱离某种金属所做功的,最小,,,,值,，,Wmin=h,√,ᴄ,。,每种金属有特定的逸出功,。,4,、光电效应时。光越强，单位时间打在金属板上光子个数,,,,多，逸出光电子个数越多，光电流越强。,5,、光子和

7、电子碰撞时间极短,。电子一次性吸收光子的,全部,,,,能量,，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是,瞬时,,发生,的。,,,,,,,,,,,,,,,,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。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,。,,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。,光的波粒二象性,我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认为,光具有波粒二象

8、性。,,⑴大量光子产生的效果显示波动性；个别光子产,生的效果显示粒子性。,⑵波长长的光波动性明显；波长短的光粒子性明显。,⑶光在空间传播时显示波动性；与物质微粒作用时显,示粒子性。,,五、交流,：,光电效应的,应用,光电鼠标：,利用光电三极管将光信号转换成电信号,光控继电器：,自动控制（计数、报警、跟踪）,JGK-2,型路灯自动控制开关,数码相机,CCD,光敏器件：,代替胶卷感光成像,Charge Coupled Device,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

9、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,电磁铁,光电管,电流信号,放大器,弹簧,零线,火线,路灯,触点,衔铁,－,+,路灯自动控制开关原理图,,,,,,六、小结与思考,,,●,了解光电效应现象●知道光电效应的四条实验规律●会用光子说、光电效应方程分析简单的问题●理解光子与光电子之间的线索,：,照射,光,{,,频率：,,光强,：,光电子,{,每秒逸出的光电子数,：,最大初动,能,,,,E,kmax,决定每个光子

10、的能量,,,决定每秒光源发出的光子数,决定光电流强度,,,,,,,,,196,260,372,558,660,/,nm,15.3×10,14,11.5×10,14,8.07×10,14,5.38×10,14,4.55×10,14,/,Hz,铂,银,锌,钾,铯,,几种金属的极限频率 和极限波长,,,,,,,,,,,,,（,1,）某光恰能使锌发生光电效应，,那么,能,使表格内哪些金属发生光电效应,?,,,（,2,）表中哪种金属最易发生,光电效应？,,答：铯，钾,答,：铯，钾（可见光频率,：,,4.2×10,14,,— 7.8 ×10,14,Hz,）,B,七、练习,2,、一,束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是,( ),A.,延长光照时间,B.,增大光束的强度,C.,换用红光照射,D.,换用紫光照射,D,,,七,、,课后作业,3,、光电效应时，电子逸出时的能量如何计算？与什么有关？,11,、,自学课本例题，完成课本,P46,页练习题,1-4,题。,2,、,网上检索：光电效应在近代技术中的应用。,