高中人教版 (新课标)2 科学的转折：光的粒子性说课课件ppt

这是一份高中人教版 (新课标)2 科学的转折：光的粒子性说课课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了课堂引入，观察实验并思考，小组讨论，光电效应实验规律，1存在饱和电流，最大的初动能，U0时I≠0，因为电子有初速度，a存在遏止电压UC，Uc2等内容，欢迎下载使用。

验电器为什么会带电，带的是什么电？
1.光电效应 当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。
光电子定向移动形成的电流叫光电流。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。
一、光电效应的实验规律
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。
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。
：使光电流减小到零的反向电压
+ + + + + +
一 一 一
加反向电压，如右图所示：
光电子作减速运动。若速率最大的记为vC
则I=0，式中UC为遏止电压
(2)存在遏止电压和截止频率
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。
实验结论：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。
遏止电压与光的频率 有关。
对于每种金属，都有相应确定的截止频率c （极限频率）。
当入射光频率 > c 时，电子才能逸出金属表面；
当入射光频率 < c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
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（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。
结论：光电效应在极短的时间内完成。
光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。
温度不很高时，电子能否大量逸出金属表面？
使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。
用经典的波动理论能否解释光电效应的三条结论？
由于受到金属表面层内的一种引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。
二.光电效应解释中的疑难
以上三个结论都与实验结果相矛盾，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。
①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关。
②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。
③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9S。
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.
光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为v的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。
爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：
二.爱因斯坦的光量子假设
2.爱因斯坦的光电效应方程
——光电子最大初动能
一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即：
使电子脱离某种金属所做功的最小值
3.光子说对光电效应的解释
(1)爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当hν>W0时，才有光电子逸出， 就是光电效应的截止频率。
(2)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。
(3)光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。
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。
4.光电效应理论的验证
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。
爱因斯坦由于对光电效应的理论解释和对理论物理学的贡献获得1921年诺贝尔物理学奖
密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖
【典例1】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，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时( )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
【典例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
(1892-1962)美国物理学家
光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射
1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长λ0相同的射线外，还有波长比λ0更大的成分。
1.经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难
根据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将做受迫振动，其频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率。 如果入射X光是某种波长的电磁波，散射光也应该是X光！不会出现波长更长的波。
四.康普顿效应解释中的疑难
2.光子理论对康普顿效应的解释
(1)若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。
(2)若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。
光子与晶体中的电子碰撞时遵从那些规律？
1.有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
2.首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；
3.证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。
五.康普顿散射实验的意义
动量能量是描述粒子的,频率和波长则是用来描述波的。
一、光电效应的基本规律
(1)存在饱和电流
二、光电效应解释中的疑难
（3）光子说对光电效应的解释
（2）爱因斯坦的光电效应方程
三、爱因斯坦的光电效应方程