4.2光电效应(第2课时）课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

横县百合完全中学 韦衍虎 18276143537 4.2光电效应 （第2课时） 复习导入 截止频率 饱和电流 遏止电压 光电效应实验规律 →频率 →光强 →频率 瞬时<10-9s 光电效应中的一些重要现象无法用经典电磁理论解释，这引发了物理学家们的认真思考。 三、爱因斯坦的光电效应理论 1.光量子理论 能量量子化认为：电磁波的辐射和吸收是不连续的，一份儿一份儿的，每一份叫做一个能量子。 爱因斯坦认为：光本身就是由一个个不可分割能量子组成的。每一份称为光量子，简称光子。 E = hν 光子的能量： 2.光电效应方程 EK=hv-w0 ——光电子最大初动能 —————金属的逸出功 W0 金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能， 通过这个方程爱因斯坦完美的解释了光电效应实验的规律。 3.爱因斯坦对光电效应实验规律的解释 ①截止频率的解释 当电子被光照射时，一个电子只能吸收一个光子的能量，也就是hv的能量。 hv>W0 →产生光电效应 hv<W0 →无光电效应 hv=W0 → 就是极限频率 ②遏止电压的解释 EK=hv-w0 遏 止 电 压 EK只与入射光的频率有关 遏止电压Uc只与入射光的频率有关，与光强无关。 ③瞬时性的解释 电子一次性吸收了光子的全部能量，所以自然不需要时间的积累。 对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。 ④饱和电流的解释 到此为止光量子理论完美解释了光电效应的各种现象。 爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能 Ek 与入射光的频率v的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是截止电压 Uc。 那么，怎样得到截止电压Uc与光的频率v和逸出功W0的关系呢? 思考与讨论 4.密立根验证光电效应方程 EK=hv-w0 测量金属的遏止电压Uc和入射光的频率v，计算出普朗克常量h，并与普朗克通过黑体辐射得出的h相比较。 误差不超过0.5%。 四、康普顿效应和光子动量 1.康普顿效应 石墨 X射线 发现在散射的X射线中，除了与人射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。 λ0 =λ0 >λ0 2.经典理论的解释康普顿效应 石墨 X射线 λ0 受迫振动 反射波 散射波 >λ0 振动频率=入射光频率 这跟经典电磁理论是相违背的。因此，康普顿效应无法用经典物理学解释。 =散射光频率 =λ0 3.光子模型解释康普顿效应 康普顿 光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关： 波长变长的解释： P↓ ——λ↑ 五、光的波粒二象性 光电效应 康普顿散射 λ>λ0 思考：光究竟是就是粒子，还是波？ 粒子： V、m、q ，运动符合牛顿运动定律 波： 特征是频率v和波长λ 相互排斥 干涉 衍射 表明光是一种波 表明光是一种粒子 光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。 光电效应 康普顿散射 λ>λ0 λ>λ0 波粒二象性 传播的过程中，表现出波动性 波长较长时，表现出波动性 波长较短时，表现出粒子性 物体相互作用时，表现出粒子性 光的粒子性和波动性是相对的，是不同条件下的表现。 课堂练习 例1：利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是( ) A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子 B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子 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 A 课堂练习 例2：下列有关光的波粒二象性的说法正确的是（ ） A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短.其粒子性越显著 D.大量光子的行为往往显示出粒子性 C 课堂练习 例3：对于光的行为，下列说法正确的是（ ） A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性 B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了 D.光的波粒二象性应理解为，在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下光的粒子性表现明显 BD 课堂练习 例4：能够证明光具有波粒二象性的现象是（ ） A.光的反射和小孔成像现象 B.光的衍射和光的色散 C.光的折射