17.2光的粒子性(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-5）

17.2 光的粒子性 光的本性的研究历史 1672 牛顿 微粒说 T/年 惠更斯波动说 1690 麦克斯韦电磁说 1864 1905 爱因斯坦光子说 波动性 粒子性 1801 托马斯·杨 双缝干涉 实验 1814 菲涅耳 衍射实验 赫兹 电磁波实验 1888 赫兹 发现光电效应 牛顿微粒说占主导地位 波动说 渐成真理 ………. 1.光的微粒说： (1)代表人物：牛顿 (2)主要观点：认为光是一种实物粒子 (3)理论的支撑：光的直进、光的反射和光 的折射等 v v 入射光 反射光 2.光的波动说： (1)代表人物：惠更斯 (2)主要观点：认为光是一种波 (3)理论的支撑：光的干涉与与衍射等 3.光的电磁波说： (1)代表人物：麦克斯韦 (2)主要观点：认为光是一种电磁波 (3)理论的支撑：电磁波 在真空中的传播 速度最大，传播不需要介质等 牛顿，光的微粒说代表人物，他认为光是弹性粒子。 惠更斯，光的波动性代表人物，他认为光是一种波。 麦克斯韦，预言了电磁波的存在。 赫兹，证实了电磁波的存在。 资料 资料 资料 资料 17世纪明确形成了两大对立学说 牛顿 惠更斯 微粒说 波动说 19世纪初证明了波动说的正确性。 微粒说认为光是一种实物微粒；波动说认为光是一种波。 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。 这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”。 光既具有波动性，又具有粒子性，因此就说光具有波粒二象性。 光到底是什么？……… 光的本性的认识 光是宇宙中速度最高的物质，有30万千米每秒，光撞在人身上，为什么却毫无被撞的感觉。那么光究竟是什么？ 光是电磁波：光的干涉、衍射现象说明光是波。 19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。 干涉 衍射 正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电! 现象：验电器指针张角变小。 演示 把一块板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开，用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。 这个现象说明了什么问题? 一、光电效应现象 1.定义:当光线(包括不可见光)照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。 光电子：逸出的电子称为光电子。 光电流：光电子定向移动形成的电流叫光电流。 2、理解: (1)光电效应的实质:光现象转化为电现象; (2)使锌板发射电子的光是紫外线灯发出的紫外线. 锌板在紫外线灯的照射下发生了光电效应，发射出光电子，因此锌板会显示正电性，验电器会因带正电荷而使金属箔片张开一定角度。 1887年，赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照就更容易产生电火花。这就是最早的光电效应。后来经过汤姆逊等多名科学家的实验研究，证实了这个现象。 疑问：光电子的发射(逸出)与什么因素有关呢？ 二、光电效应的实验规律 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。 【光电效应实验】 (1)实验目的 研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系。 (2)光电效应的实验装置 如图所示,阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极,阴极K在受到光照时能够发射电子。电源加在K与A之间的电压大小可以调整,正负极也可以对调,当电源按图示极性连接时,阳极A吸收阴极K发出的电子,在电路中形成光电流。 ① 存在饱和电流 光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。 因为光照条件一定时，K发射的电子数目一定。 阳极 阴极 实验表明： 入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。 (3)光电效应的实验结论 在入射光强度和频率不变的情况下,I-U曲线如图所示,曲线表明,当加速电压U增大到一定值时,光电流达到饱和值,这是因为单位时间内从阴极K射出的电子全部到达阳极A,若单位时间从阴极K上逸出的光电子数目为n,则饱和电流 l m = ne ,式中e为电子电荷量. 　 【存在着饱和光电流】：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。（饱和电流与入射光的强度有关其实是与光子数有关） ：使光电流减小到零的反向电压 － + + + + + + 一 一 一 v 加反向电压，如右图所示：