《高中物理 172 光的粒子性第1课时课件 新人教版选修35》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 172 光的粒子性第1课时课件 新人教版选修35（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2 2 光光的的粒粒子子性性（1 1）1. 知道光电效应现象和光电子的概念。知道光电效应现象和光电子的概念。2. 了解光电效应产生的条件。了解光电效应产生的条件。3.了解爱因斯坦的光子说。了解爱因斯坦的光子说。4. 了解饱和电流、遏止电压和截止频率，理解光电效应的规律了解饱和电流、遏止电压和截止频率，理解光电效应的规律5. 理解爱因斯坦光电效应方程，会用光电效应方程解决简单问题。理解爱因斯坦光电效应方程，会用光电效应方程解决简单问题。学习目标 首首先先通通过过物物理理学学史史，引引入入新新课课内内容容光光的的粒粒子子性性。通通过过光光电电效效应应实实验验，得得出出光光电电效效应应的的概概念念
2、，接接着着通通过过视视频频，观观察察光光电电效效应应实实验验的的规规律律，和和学学生生共共同同总总结结出出光光电电效效应应实实验验的的三三条条规规律律。又又通通过过“无无法法用用经经典典的的波波动动理理论论来来解解释释光光电电效效应应”，提提出出三三个个结结论论都都与与实实验验结结果果相相矛矛盾盾的的问问题题，引引出出爱爱因因斯斯坦坦的的光光电电效效应应方方程程。最最后后通通过过光光电电效效应应理理论论的的验验证证的的介介绍绍，验验证证了了爱爱因因斯斯坦坦的的光光电电效效应应方方程程理理论论的的正正确确性性，并并且且补补充充了了光光电电效效应应在在近近代代技技术术中中的应用。的应用。 在在光光
3、电电效效应应的的实实验验中中，利利用用视视频频演演示示了了锌锌板板在在紫紫外外光光和和白白炽炽灯灯照照射射下下发发生生的的现现象象，使使学学生生产产生生了了浓浓厚厚的的学学习习兴兴趣趣。并并通通过过展展示示原原理理图图，让让学学生生了了解解光光电电效效应应实实验验的的原原理理和和规规律律。在在介介绍绍爱爱因因斯斯坦坦的的光光电电效效应应方方程程理理论论的的时时候候，可可以以结结合合学学生生以以往往对对功功能能关关系系的的学学习习，进进而而得得出出矛矛盾盾的的观观点点，引引出出光光电电效效应应理理论论的的验验证证，并并通通过过光光控控继继电电器器和和光光电电倍倍增增管管的的例例子子，说说明明光光
4、电电效效应应在在近近代代技技术术中中的的应应用用，使使学学生生能能结结合合生生活活生生产产活活动动，联联系系物物理理的的理理论论学习。学习。设计思路托马斯托马斯杨杨 光的干光的干涉涉菲涅尔菲涅尔 光的衍射光的衍射马吕斯马吕斯 光的偏振光的偏振19世纪初期，光的波动说占主导地位 19 世世纪纪 60 年年代代和和 80 年年代代，麦麦克克斯斯韦韦和和赫赫兹兹先先后后从从理理论论上上和和实实验上确认了光的电磁波本质，光的波动理论似乎已经完美了。验上确认了光的电磁波本质，光的波动理论似乎已经完美了。 不不断断发发现现和和认认识识新新现现象象，进进而而理理解解事事物物的的本本性性，这这是是一一切切科科
5、学学发发展展的的必必由由之之路路。人人类类对对光光的的认认识识也也是是如如此此。重重新新提提出出“光光的的粒粒子子性性”，恰恰展示了曲折的认识过程。科学在这里又一次转折，恰恰展示了曲折的认识过程。科学在这里又一次转折新课导入 把把一块锌板连接在验电器上，并使锌版带负电，验电器一块锌板连接在验电器上，并使锌版带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。的变化。 光电效应光电效应光电效应光电效应 验电器指针的张角先变小后变大，表明锌版在紫外线灯照射下失去电子而带正电。新课讲授定义：定义：照射到金属表面的光，能使金属中的电子逸出照射到
6、金属表面的光，能使金属中的电子逸出的现象，称为光电效应。的现象，称为光电效应。逸出的电子称为逸出的电子称为光电子光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流。 18871887年，赫兹在研年，赫兹在研究电究电磁波的实验中偶然发现，接磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照收电路的间隙如果受到光照就更容易产生电火花。这就就更容易产生电火花。这就是最早发现的光电效应。是最早发现的光电效应。 后来经过汤姆逊等后来经过汤姆逊等多名多名科学家的实验研究，证实了科学家的实验研究，证实了这个现象，即照射到金属表这个现象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象就
7、叫从表面逸出，这个现象就叫光电效应光电效应。光电效应规律光电效应规律光电效应规律光电效应规律科科 学学 视视 野野1. 1. 存在饱和电流存在饱和电流 光照不变，增大光照不变，增大 UAK，电流，电流表表G 中电流达到某一值后不再增中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。大，即达到饱和值。 因为在光照条件一定时，因为在光照条件一定时，K 发射的光电子数目一定。电压增发射的光电子数目一定。电压增加到一定值时，所有光电子都被加到一定值时，所有光电子都被阳极阳极A吸收。吸收。 实验表明：入射光越强，饱和入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。子数越多。
8、阳极阳极阴极阴极光光电电子子所所受受电电场场力力方方向向与与光光电电子子速速度度方向相反，光电子做减速运动。若方向相反，光电子做减速运动。若当当所所加加电电压压U = 0 时时，电电流流I 0，因因为为电电子子有有初初速速度度，会会飞飞到到阳阳极极A。在在两两极极间加上反向电压，如图所示。间加上反向电压，如图所示。则则 I = 0，式中，式中 U Uc c 为为遏止电压遏止电压2. 存在遏止电压和截止频率遏止电压 U Uc c ：使光电流减小到零的反向电压EEUFKA速率最大的是速率最大的是 c c最大初动能最大初动能I II Is1s1U Uc1c1O OU U黄光黄光黄光黄光( ( ( (
9、强强强强) ) ) )黄光黄光黄光黄光( ( ( (弱弱弱弱) ) ) )遏遏遏遏止止止止电电电电压压压压饱饱饱饱和和和和电电电电流流流流蓝光蓝光蓝光蓝光U Uc2c2I Is2s2I Is3s3实验表明：对于一定颜色对于一定颜色对于一定颜色对于一定颜色( (频率频率频率频率) )的光的光的光的光, , 无论光的强弱如何，无论光的强弱如何，无论光的强弱如何，无论光的强弱如何，遏止电压是一样的。光的频率遏止电压是一样的。光的频率遏止电压是一样的。光的频率遏止电压是一样的。光的频率 改变时，改变时，遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。遏止电压也会改变。光电子的光电子的光电子的光电
10、子的最大初动能最大初动能只与只与只与只与入射光的频率有关入射光的频率有关入射光的频率有关入射光的频率有关，与入射光的强，与入射光的强，与入射光的强，与入射光的强弱无关。弱无关。弱无关。弱无关。截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率 c c 。 当入射光的频率当入射光的频率当入射光的频率当入射光的频率 c c 时，电子才能逸出金属表面；时，电子才能逸出金属表面；时，电子才能逸出金属表面；时，电子才能逸出金属表面；当入射光的频率当入射光的频率当入射光的频率当入射光的频率 W0
11、时，才有光电子逸出，时，才有光电子逸出，vc= W0 /h 就是光电效应的截止频率就是光电效应的截止频率 。光电效应显示了光的粒子性4. 光电效应理论的验证 美国物理学家密立根，花了十年时间做了美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电光电效应效应”实验，结果在实验，结果在 1915 年证实了爱因斯坦方程，年证实了爱因斯坦方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子光量子”理理论的正确性。论的正确性。科科 学学 视视 野野放大器放大器控制机构控制机构五、光电效应五、光电效应在近代技术中的应用在近代技术中的应用1. 光控继电器 可对微弱光线进行放大，可对
12、微弱光线进行放大，可使光电流放大可使光电流放大 105 108 倍，倍，灵敏度高，用在工程、天文、灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。科研、军事等方面。2. 光电倍增管1. 光电效应现象光电效应现象2. 光电效应实验规律光电效应实验规律4. 爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程3. 光电效应解释中的疑难光电效应解释中的疑难5. 光电效应在近代技术中的应用光电效应在近代技术中的应用课堂总结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验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电
13、器的指针就张开一个角度，如图所示，这时个角度，如图所示，这时 ( )A. 锌板带正电，指针带负电锌板带正电，指针带负电B. 锌板带正电，指针带正电锌板带正电，指针带正电C. 锌板带负电，指针带正电锌板带负电，指针带正电D. 锌板带负电，指针带负电锌板带负电，指针带负电B课堂测试A+A+2. 一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则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. 延长光照时间延长光照时间 B. 增大光束的强度增大光束的强度 C. 换用红光照射换用红光照射 D. 换用紫光照射换用紫光照射D
14、3. 根据图所示研究光电效应的根据图所示研究光电效应的电路，利用能够产生光电效应电路，利用能够产生光电效应的两种（或多种）已知频率的的两种（或多种）已知频率的光来进行实验，怎样测出普朗光来进行实验，怎样测出普朗克常量？根据实验现象说明实克常量？根据实验现象说明实验步骤和应该测量的物理量，验步骤和应该测量的物理量，写出根据本实验计算普朗克常写出根据本实验计算普朗克常量的关系式。量的关系式。解：当入射光频率分别为解：当入射光频率分别为 1、2 时，测出遏止电压时，测出遏止电压 U1、U2，由爱因斯坦光电效应方程可得，由爱因斯坦光电效应方程可得联立上两式，解得联立上两式，解得其中其中 e 为电子的电
15、量，测出为电子的电量，测出 U1与与 U2就可测出普朗克常量就可测出普朗克常量实验步骤：实验步骤：(1) 将图电路图电源正负对调，滑动变阻器滑动触头滑至最将图电路图电源正负对调，滑动变阻器滑动触头滑至最左边，用频率为左边，用频率为 1 的光照射，此时电流表中有电流的光照射，此时电流表中有电流; 将滑动变阻器滑动触头缓慢右滑，同时观察电流表，当将滑动变阻器滑动触头缓慢右滑，同时观察电流表，当电流表示数为零时，停止滑动。记下伏特表的示数电流表示数为零时，停止滑动。记下伏特表的示数U1 。(2) 用频率为用频率为 2的光照射，重复的光照射，重复(1)的操作，记下伏特表的的操作，记下伏特表的示数示数U2。 (4) 多次测量取平均值。多次测量取平均值。(3) 应用应用 计算计算 h。
