第一節(jié)光電效應(yīng)光子4

1、第一節(jié)第一節(jié) 光光 電電 效效 應(yīng)應(yīng)類型：新類型：新 課課 型型重點(diǎn)：光電效應(yīng)的四條規(guī)律；光子說(shuō)及如重點(diǎn)：光電效應(yīng)的四條規(guī)律；光子說(shuō)及如 何解釋光電效應(yīng)的四條規(guī)律。何解釋光電效應(yīng)的四條規(guī)律。波動(dòng)性（惠更斯為代表）波動(dòng)性（惠更斯為代表）光的電磁說(shuō)光的電磁說(shuō)（麥克斯韋）（麥克斯韋）光的電磁說(shuō)（依據(jù)）光的電磁說(shuō)（依據(jù)）電磁波譜電磁波譜按波長(zhǎng)大小的順序按波長(zhǎng)大小的順序發(fā)現(xiàn)者發(fā)現(xiàn)者產(chǎn)生機(jī)理和主要用途產(chǎn)生機(jī)理和主要用途粒子性（牛頓為代表）：能解釋一些現(xiàn)象；粒子性（牛頓為代表）：能解釋一些現(xiàn)象；人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展史人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展史光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光子說(shuō)光子說(shuō)：（：（實(shí)驗(yàn)基

2、礎(chǔ)：實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)） 光電效應(yīng)規(guī)律、光子說(shuō)、光電效應(yīng)規(guī)律、光子說(shuō)、一、光電效應(yīng)：一、光電效應(yīng)：1、有關(guān)概念：光電效應(yīng)：、有關(guān)概念：光電效應(yīng)： 光電子：光電子：2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）任何金屬都有一定的極限頻率；要發(fā)生任何金屬都有一定的極限頻率；要發(fā)生光電效應(yīng)，入射光的頻率必須大于這一頻率光電效應(yīng)，入射光的頻率必須大于這一頻率（2）光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大；度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大；（3）光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的；光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的；（4）當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)，光電當(dāng)入射光頻率大

3、于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。按經(jīng)典波動(dòng)理論：按經(jīng)典波動(dòng)理論： 光的能量由光的強(qiáng)度有關(guān)，而光強(qiáng)度由光的振幅光的能量由光的強(qiáng)度有關(guān)，而光強(qiáng)度由光的振幅決定，與頻率無(wú)關(guān)。決定，與頻率無(wú)關(guān)。矛盾：矛盾：一、無(wú)論光的頻率多大，只要光強(qiáng)度（振幅）足夠大一、無(wú)論光的頻率多大，只要光強(qiáng)度（振幅）足夠大或時(shí)間足夠長(zhǎng)，都能使電子獲得足夠能量產(chǎn)生光電子?；驎r(shí)間足夠長(zhǎng)，都能使電子獲得足夠能量產(chǎn)生光電子。這與這與（1）及及（3）矛盾。矛盾。二、光的振幅越大，光的能量就越大，電子獲得的能二、光的振幅越大，光的能量就越大，電子獲得的能量就越大，即最大初動(dòng)能也越大。這與量就越

4、大，即最大初動(dòng)能也越大。這與（2）矛盾。矛盾。三、一束光照到物體上，它的能量分布到大量的原子三、一束光照到物體上，它的能量分布到大量的原子上，怎么可能在極短的時(shí)間內(nèi)把能量集中到一個(gè)電子上，怎么可能在極短的時(shí)間內(nèi)把能量集中到一個(gè)電子上使它從物體中飛出。這與上使它從物體中飛出。這與（3）矛盾。矛盾。二、光子說(shuō)二、光子說(shuō)1、前提（基礎(chǔ)）：、前提（基礎(chǔ)）： 德國(guó)、普朗克德國(guó)、普朗克 電磁波的能量不連續(xù)的每份為電磁波的能量不連續(xù)的每份為h。 h=6.631034JS（普朗克常量）（普朗克常量）2、光子說(shuō)：（愛因斯坦）、光子說(shuō)：（愛因斯坦）照射光照射光光電子光電子強(qiáng)度：強(qiáng)度： 決定每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)決

5、定每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)頻率：頻率： 決定著每個(gè)光子的能量決定著每個(gè)光子的能量 E=h每秒逸出光電子數(shù)：決定著光電流強(qiáng)度每秒逸出光電子數(shù)：決定著光電流強(qiáng)度光電子逸出后最大初動(dòng)能（光電子逸出后最大初動(dòng)能（EK）3、光子說(shuō)解釋光電效應(yīng)：、光子說(shuō)解釋光電效應(yīng)：三、光電管三、光電管1、原理：、原理：2、作用：把光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。、作用：把光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。幾個(gè)物理量比較：幾個(gè)物理量比較：1、光電子與電子、光電子與電子2、光電子最大初動(dòng)能與初動(dòng)能、光電子最大初動(dòng)能與初動(dòng)能3、光的能量（強(qiáng)度）與光子的能量、光的能量（強(qiáng)度）與光子的能量四、從能量及其轉(zhuǎn)化角度理解光電效應(yīng)四、從能量及其轉(zhuǎn)化角度理解光電效應(yīng)

6、：1、極限頻率的存在：（說(shuō)明原因）、極限頻率的存在：（說(shuō)明原因）發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光子要打擊出光電子，這是發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光子要打擊出光電子，這是發(fā)生光電效應(yīng)的基本著眼點(diǎn)，為把電子從原子發(fā)生光電效應(yīng)的基本著眼點(diǎn)，為把電子從原子核的束縛下解脫出來(lái)，就要使電子獲得足夠的核的束縛下解脫出來(lái)，就要使電子獲得足夠的能量，在數(shù)值上至少等于電子在擺脫束縛時(shí)克能量，在數(shù)值上至少等于電子在擺脫束縛時(shí)克服原子核的庫(kù)侖力等所做的功（稱為脫出功或服原子核的庫(kù)侖力等所做的功（稱為脫出功或逸出功）。根據(jù)光子能量逸出功）。根據(jù)光子能量E=h可知，恰使電可知，恰使電子脫出時(shí)對(duì)應(yīng)的光子的頻率為子脫出時(shí)對(duì)應(yīng)的光子的頻率為0，就是極

7、限頻，就是極限頻率。若率。若 0，則，則E=h h 0，即沒有光電子放，即沒有光電子放出。也就是不發(fā)生光電效應(yīng)。所以只光的頻率出。也就是不發(fā)生光電效應(yīng)。所以只光的頻率大于大于h 0時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)。時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)。2、光電子的最大初動(dòng)能、光電子的最大初動(dòng)能：由于光子和電子都是微觀粒子，在光子的能量由于光子和電子都是微觀粒子，在光子的能量傳遞給電子的過(guò)程中只能是一個(gè)光子對(duì)一個(gè)電傳遞給電子的過(guò)程中只能是一個(gè)光子對(duì)一個(gè)電子的行為，很難發(fā)生兩個(gè)光子同時(shí)打到同一個(gè)子的行為，很難發(fā)生兩個(gè)光子同時(shí)打到同一個(gè)電子上或一前一后打在電子上的事情，從能量電子上或一前一后打在電子上的事情，從能量角度上，一個(gè)光子的能量傳

8、遞給電子后，電子角度上，一個(gè)光子的能量傳遞給電子后，電子擺脫縛要消耗一部分能量，其剩作能量以光電擺脫縛要消耗一部分能量，其剩作能量以光電子的動(dòng)能形式存在，這樣光電子的的最大初動(dòng)子的動(dòng)能形式存在，這樣光電子的的最大初動(dòng)能能Ekm=h -W，可見光的頻率越大，光子能量，可見光的頻率越大，光子能量越大，從光電子的最大初動(dòng)能越大。越大，從光電子的最大初動(dòng)能越大。3、單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與光強(qiáng)度成正比、單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與光強(qiáng)度成正比：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，如果入射光的強(qiáng)度變大，就發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，如果入射光的強(qiáng)度變大，就是入射光單位時(shí)間內(nèi)的光能量變大，也就是單是入射光單位時(shí)間內(nèi)的光能量變大，也就是單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)量變大，從而單位時(shí)間內(nèi)打位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)量變大，從而單位時(shí)間內(nèi)打出來(lái)的光電子數(shù)量增多，從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上看，光出來(lái)的光電子數(shù)量增多，從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上看，光電子數(shù)與光子數(shù)成一定的比例，因此單位時(shí)間電子數(shù)與光子數(shù)成一定的比例，因此單位時(shí)間內(nèi)的光電子數(shù)目與單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù)內(nèi)的光電子數(shù)目與單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù)目成正比，目成正比，五、波粒二象性：五、波粒二象性：1、光的波動(dòng)性和粒子性是光在不同條件下的、光的波動(dòng)性和粒子性是光在不同條件下的不同表現(xiàn)：不同表現(xiàn)：（1）從數(shù)量上看：少量光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出）從數(shù)量上看：少量光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出粒子性；大量光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出波動(dòng)性。粒子