【課件】光電效應+課件高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

第四章原子結構和波粒二象性第二節(jié)光電效應愛因斯坦學習目標：1.知道光電效應中截止頻率的概念及光電效應與光的電磁理論的矛盾．2．知道光子說及其對光電效應的解釋．3．掌握愛因斯坦光電效應方程并會用它來解決簡單問題．4．了解康普頓效應及其意義．5．了解光的波粒二象性.思考與討論:問題導入

把一塊鋅板連接在驗電器上，并使鋅板帶負電，驗電器指針張開。用紫外線燈照射鋅板，觀察驗電器指針的變化。這個現(xiàn)象說明了什么問題？問題導入實驗現(xiàn)象：

用紫外線燈照射后，驗電器張開的指針夾角會變小,說明鋅板帶的負電荷變少了。這意味著，紫外線會讓電子從鋅板表面逸出。閱讀課本Ｐ71—79，完成導學案8min光電效應的實驗規(guī)律（1）當入射光頻率減小到某一數(shù)值c

時，A、K極板間不加反向電壓，光電流也為0（無光電子）。頻率c即為截止頻率！1.存在截止頻率（極限頻率）（2）當入射光頻率低于截止頻率時，不管光照多強，金屬都不會發(fā)生光電效應！金屬要發(fā)生光電效應必須滿足入射光頻率大于截止頻率，與入射光強弱無關。（3）不同金屬的截止頻率不同，截止頻率與金屬自身的性質有關。光電效應的實驗規(guī)律2.存在飽和電流（2）在光的頻率（顏色）不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大，單位時間內發(fā)射的光電子數(shù)越多。（如圖中所示之黃光）（1）光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，光電流趨于達到一個飽和值。（如圖所示）光電效應的實驗規(guī)律（1）當K、A間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值Uc時，光電流恰為0，Uc稱遏止電壓。3.存在遏止電壓（截止電壓）（2）對于一定頻率(顏色)的光,無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的;光的頻率改變，遏止電壓也會改變。（如圖所示）遏止電壓4.具有瞬時性：發(fā)生光電效應時，會立即產(chǎn)生光電流。光電效應的實驗規(guī)律電磁理論遇到困難UI：光電流0UC截止頻率飽和電流截止電壓1）.矛盾之一:遏止電壓由入射光頻率決定,與光的強弱無關

按光的電磁理論,光越強,光電子的初動能應該越大,所以遏止電壓應與光的強弱有關,而光電效應實驗表明:遏止電壓由入射光的頻率決定,與光強無關。2）.矛盾之二:存在截止頻率

按光的電磁理論,不管光的頻率如何,只要光足夠強,電子都可獲得足夠的能量從而逸出表面,不應存在截止頻率。而實驗表明:不同金屬有不同的截止頻率,入射光頻率大于截止頻率時才會發(fā)生光電效應。3）.矛盾之三:具有瞬時性

按光的電磁理論,如果光很弱,電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量。而實驗表明:無論入射光怎樣微弱,光電效應幾乎都是瞬時的。愛因斯坦的光電效應理論1.光是由一個個不可分割的能量子組成的。光子能量為hv2.電子一次只能吸收一個光子，而且不能累積吸收，吸收一個光子后沒有使電子跑出來立刻把吸收的光子輻射出去。4.光強度大，則說明光子數(shù)目多，在能發(fā)生光電效應的前提下，則釋放的光電子也多所以光電流也大。3.電子只要吸收一個大于極限頻率的光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。光電效應方程EK=hv-w0——光電子最大初動能

—————金屬的逸出功

W0

金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hv，一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬，剩下的是逸出后電子的初動能，通過這個方程愛因斯坦完美的解釋了光電效應實驗的規(guī)律。電子脫離金屬所做的最小功愛因斯坦對光電效應實驗規(guī)律的解釋截止頻率的解釋

當電子被光照射時，一個電子只能吸收一個光子的能量，也就是hv的能量。hv>W0→產(chǎn)生光電效應hv<W0→無光電效應hv=W0→就是極限頻率截止電壓的解釋EK=hv-w0遏止電壓EK只與入射光的頻率有關截止電壓Uc只與入射光的頻率有關，與光強無關。愛因斯坦對光電效應實驗規(guī)律的解釋D練習DC練習B練習5．(光電效應方程的理解和應用)如圖所示，當開關S斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開關，調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時,電流表讀數(shù)仍不為零。當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為(

)A．1.9eV

B．0.6eVC．2.5eV D．3.1eV練習Ａ康普頓效應和光子的動量1918?1922年，美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應1.光的散射2.康普頓效應

光與介質中的物質微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。

康普頓效應證明光具有動量，干涉衍射表明光是一種波表明光是一種粒子光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。光的波動性和光的粒子性光電效應康普頓散射6．關于康普頓效應，下列說法正確的是（）A．康普頓效應證明光具有波動性B．康普頓效應可用經(jīng)典電磁理論進行解釋C．康普頓在研究石墨對射線的散射時發(fā)現(xiàn)，在散射的射線中，有些波長變長了D．康普頓在研究石墨對射線的散射時發(fā)現(xiàn)，在散射的射線中，有些波長變短了C練習7.下列關于光的波