第十四章 微观粒子的波粒二象性（课件）-【上好课】高二物理同步精品课堂（沪科版2020上海选择性必修第三册）

第十四章 微观粒子的波粒二象性 主讲教师：XXX 1 1 2 第十四章 目录 01 光电效应 光子说 02 波粒二象性 03 原子结构的量子力学模型 3 第十四章 新课引入 把一块锌板连接在验电器上，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？ 4 第十四章 实验现象：锌板带负电，用紫外线灯照射后，验电器张开的指针夹角会变小。这意味着，紫外线会让电子从锌板表面逸出。 光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。 光电子：光电效应现象中从金属表面逸出的电子常称为光电子。 实验视频 5 第十四章 当板A 的电势高于板 K 的电势时，A、K 之间的电势 差 U 称为正向电压。移动滑动变阻器的滑片，即可调节 U 并观察到光电流随正向电压增大而增大。当正向电压 增加到一定大小时，光电流达到饱和值 (最大值) Im，不再变化。 6 第十四章 用频率一定、强度不同的两束单色光 a 、b (入射光 a 的强度较大) 分别进行实验，电流表与电压表示数的 关系大致如图所示。换用不同金属材料极板，还可以研究光电子最大初 动能与极板材料之间的关系。 7 第十四章 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。 光电管 8 第十四章 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。 窗口 光电效应的实验装置 ⑴阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极。 ⑵K在受到光照时能够发射光电子 ⑶阳极A吸收阴极K发出的光电子，形成光电流，光电流越大，说明光电效应越强。 I 阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。右图中所加的电压为正向电压，即A极的电势高于K极的电势。光电子从阴极K逸出后，在AK之间被电场加速。 实验目的 9 第十四章 10 第十四章 在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。 这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。 存在饱和电流 11 第十四章 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. 12 第十四章 反向电压增加，光电流减小。光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。 拥有最大初动能（能量）的光电子到达A极时，动能刚好减小为零，而动能的改变是由于电场力做功： 施加反向电压 － + + + + + + 一 一 一 v E E U F K A 速率最大的是 vc 13 第十四章 　 　 　 使光电流减小到0的反向电压UC称为遏止电压。 ①对于同一种颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都一样 ②光的频率发生变化时，遏止电压也会发生变化。 ③这表明光电子的能量（动能）只与入射光的频率有关。而与入射光的强弱无关 最大初动能 遏止电压Uc 14 第十四章 3、存在截止频率（极限频率）：vc →跟材料有关 大量实验表明：入射光的频率必须高于某一极限频率才能发生光电效应。 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关,当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。 【截止频率（也叫极限频率）】：对于每种金属，都有相应确定的截止频率 νc 。 当入射光频率 ν > νc 时，电子才能逸出金属表面； 当入射光频率 ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。 15 第十四章 I Is Uc2 O U 黄光（强） 黄光（弱） 光电效应伏安特性曲线 遏 止 电 压 饱 和 电 流 蓝光 Uc1 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 改变时，遏止电压也会改变。 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关,当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。 【截止频率（也叫极限频率）】：对于每种金属，都有相应确定的截止频率 νc 。 当入射光频率 ν > νc 时，电子才能逸出金属表面； 当入射光频率 ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。 16 第十四章 实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的截止频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。 更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9 s（这个现