科學(xué)的轉(zhuǎn)折光的粒子性.pptVIP

第二節(jié) 科學(xué)的轉(zhuǎn)折 光的粒子性,問題1：回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對光的本性的認(rèn)識的發(fā)展過程？,用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。,一、光電效應(yīng)現(xiàn)象,表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電,定義：,在光(包括不可見光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。,發(fā)射出來的電子叫做光電子,1.什么是光電效應(yīng),當(dāng)光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。,石英窗,光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出-光電子。,光電子在電場作用下形成光電流。,2.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,1. 光電效應(yīng)實驗,將換向開關(guān)反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。,當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值 Uc 時，光電流恰為0。 Uc稱遏止電壓。,遏止電壓,I,Uc,O,U,光 強(qiáng) 較 弱,光電效應(yīng)伏安特性曲線,光電效應(yīng)實驗裝置,遏 止 電 壓,一、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,I,I,s,U,a,O,U,光 強(qiáng) 較 強(qiáng),光 強(qiáng) 較 弱,光電效應(yīng)伏安特性曲線,光電效應(yīng)實驗裝置,遏 止 電 壓,飽 和 電 流,一、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,2. 光電效應(yīng)實驗規(guī)律,.光電流與光強(qiáng)的關(guān)系,飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。,.截止頻率c -極限頻率,對于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率c 。,當(dāng)入射光頻率 c 時，電子才能逸出金屬表面；,當(dāng)入射光頻率 c時，無論光強(qiáng)多大也無電子逸出金屬表面。,光電效應(yīng)是瞬時的。從光開始照射到光電逸出所需時間10-9s。,經(jīng)典理論無法解釋光電效應(yīng)的實驗結(jié)果。,經(jīng)典認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。,光電效應(yīng)實驗表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時，無論光強(qiáng)再大也沒有光電流。,光電效應(yīng)具有瞬時性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。,為了解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦在能量子假說的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。,3.愛因斯坦的光量子假設(shè),1.內(nèi)容,光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為h的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為 的光是由大量能量為 =h 光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動。,在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功A，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽?Ek 。由能量守恒可得出：,2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程,3. 從方程可以看出光電子初動能和照射 光的頻率成線性關(guān)系 4.從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動能為零時， 可得極極限頻率：,愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋： 1. 光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也 多，所以光電流也大。 2. 電子只要吸收一個光子就可以從金屬 表面逸出，所以不需時間的累積。,由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎。,愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因為它完全違背了光的波動理論。,4.光電效應(yīng)理論的驗證,美國物理學(xué)家密立根，花了十年時間做了“光電效應(yīng)”實驗，結(jié)果在1915年證實了愛因斯坦方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。,愛因斯坦由于對光電效應(yīng)的理論解釋和對理論物理學(xué)的貢獻(xiàn)獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎,密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎,。,可以用于自動控制，自動計數(shù)、自動報警、自動跟蹤等。,4.光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用,1