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1、第十七章第十七章第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性波粒二象性波粒二象性【选修选修选修选修3-53-5】光的粒子性光的粒子性17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页一、光电效应一、光电效应1 1、光电效应：、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照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为出，这个现象称为光电效应光电效应。演示演示1 12 2、光电子：、光电子：在光电效应现象中逸出的电子，叫在光电效应现象中逸出的电子，叫光电子光电子。3 3、光电流：、光电流：光电子定向移动形成的电流，叫光电子定向移动形成的电流，叫光电流光电流。17.2 17.2
2、 光的粒子性光的粒子性下一页上一页 研究光电效应中光电子的发射情况与照射光的研究光电效应中光电子的发射情况与照射光的强弱强弱、光的颜色（、光的颜色（频率频率）等的关系：）等的关系：光束光束AKAVRE17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页二、光电效应的实验规律二、光电效应的实验规律1 1、存在着、存在着饱和电流饱和电流： 在一定的光照条件下，单位时间内阴极在一定的光照条件下，单位时间内阴极K K发射的光发射的光电子的数目是一定的。电子的数目是一定的。（2 2）现象）现象2 2：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，：在光的颜色不变的情况下，入射光越强， 饱和电流越大。饱和电流越大。
3、 对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多的光电子数越多。（1 1）现象）现象1 1：在光照条件（：在光照条件（颜色颜色和和强度强度）不变的情况下，）不变的情况下， 随着电压增大，光电流趋于一个饱和值。随着电压增大，光电流趋于一个饱和值。17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页AAK光束光束AVRE17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页2 2、存在着、存在着遏止电压遏止电压和和截止频率截止频率：（1 1）遏止电压（）遏止电压（U Uc c）：使光电流减小到零的）：使光电流减小到零的反向电压反向电压。结论结论
4、1 1：遏止电压的存在，说明光电子具有一定的初速度遏止电压的存在，说明光电子具有一定的初速度。IOUUc17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页现象二：现象二：对于一定颜色对于一定颜色( (频率频率) )的光，无论光的强弱如何，的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样。入射光的频率改变时，遏止电压都是一样。入射光的频率改变时，U Uc c也会改变。也会改变。结论结论2 2：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光 的强弱无关的强弱无关。IOUUc1红光红光( (弱弱) )红光红光( (强强) )Uc2蓝光蓝光17.2 17.2 光的粒
5、子性光的粒子性下一页上一页（2 2）截止频率（）截止频率（c）：发生光电效应的最小频率）：发生光电效应的最小频率结论结论3 3：入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应。现象三：现象三：当入射光的频率减小到某一数值当入射光的频率减小到某一数值c c时，即使不加时，即使不加反向电压，也没有光电流，这表明已经没有光电子反向电压，也没有光电流，这表明已经没有光电子即即没有发生光电效应。没有发生光电效应。结论结论4 4：不同金属的截止频率不同不同金属的截止频率不同。17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页3 3、光电效应具有、光电效应具有瞬时
6、性瞬时性： 当入射光频率超过截止频率时，无论入射光怎当入射光频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照射到金属时立即产生光电流，时样微弱，几乎在照射到金属时立即产生光电流，时间间不超过不超过1010-9-9 s s。17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页三、光电效应解释中的疑难三、光电效应解释中的疑难1 1、逸出功：、逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做 这种金属的这种金属的逸出功逸出功。不同金属的逸出功不同：不同金属的逸出功不同：17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页2 2、光的电磁理论对光电效应解释的疑难：、
7、光的电磁理论对光电效应解释的疑难：（2 2）光越强，光电子的初动能应该越大，所以）光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压遏止电压U Uc c 应该与光的强弱有关，而与频率无关。应该与光的强弱有关，而与频率无关。（3 3）不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得）不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得 足够能量逸出金属表面，不应存在足够能量逸出金属表面，不应存在截止频率截止频率。（4 4）如果光很弱，则电子需要一定时间（几分钟到十几分）如果光很弱，则电子需要一定时间（几分钟到十几分 钟，远大于钟，远大于1010-9-9 s s）才能获得逸出金属表面所需的能量。）才能获得逸出金
8、属表面所需的能量。（1 1）光越强，光子数越多，照射到金属表面时逸出的光电）光越强，光子数越多，照射到金属表面时逸出的光电 子数越多，光电流也就越大。子数越多，光电流也就越大。17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页四、爱因斯坦的光电效应方程四、爱因斯坦的光电效应方程1 1、光子：、光子：光由一个个不可分割的能量子组成，称为光由一个个不可分割的能量子组成，称为光子光子。2 2、爱因斯坦的光电效应方程：、爱因斯坦的光电效应方程：E Ek k 光电子的最大初动能：光电子的最大初动能：17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页3 3、爱因斯坦理论对光电效应的解释：、爱因斯坦理论
9、对光电效应的解释：（1 1）存在着）存在着遏止电压遏止电压和和截止频率截止频率： 光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与 光的强弱无关。光的强弱无关。 只有只有h hWW0 0 时，即时，即 才有光电子逸出。才有光电子逸出。截止频率：截止频率：17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页（3 3）存在着）存在着饱和电流饱和电流：入射光越强，饱和电流越大。入射光越强，饱和电流越大。 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和电流越大。子越多，因而饱和电流越大。（2 2）光电效应
10、具有）光电效应具有瞬时性瞬时性：不超过不超过1010-9-9 s s 电子电子一次性一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的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产生的。时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页4 4、爱因斯坦光电效应方程的实验验证：、爱因斯坦光电效应方程的实验验证： 美国物理学家美国物理学家密立根密立根，花了十年时间做了，花了十年时间做了“光电效应光电效应”实验，结果在实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程中年证实了爱因斯坦方程中h 的值与普朗的值与普朗克根据黑体辐射得出的克根据黑体辐射得出的h h值在
11、值在0.5%0.5%的误差范围内是一致的，的误差范围内是一致的，证明了证明了“光量子光量子”理论的正确。理论的正确。 爱因斯坦爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律验规律, , 获得获得19211921年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。 密立根密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名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，的油滴实验，证明电荷有最小单位，获得获得19231923年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖。理学奖。17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性下一页上一页一、一、1 1、（1 1）演示演示1 1例题例题1 117.2 17.2 光的粒子性光的粒子性返返 回回17.2 17.2 光的粒子性光的粒子性返返 回回
