光的粒子性讲稿.ppt
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1、关于光的粒子性第一页,讲稿共三十六页哦一、光的波动性一、光的波动性 光是电磁波光是电磁波理论证明:麦克斯韦的经典电磁场理论理论证明:麦克斯韦的经典电磁场理论实验验证:赫兹的电火花实验,发现电磁波的速度和实验验证:赫兹的电火花实验,发现电磁波的速度和光速相同。光速相同。其它实验证据:其它实验证据:1、光的干涉:托马斯、光的干涉:托马斯杨杨 2、光的衍射:菲涅尔、光的衍射:菲涅尔3、光的偏振:马吕斯、光的偏振:马吕斯第二页,讲稿共三十六页哦二、光电效应现象二、光电效应现象 用弧光灯照射擦得很亮的锌板,用导线与不带用弧光灯照射擦得很亮的锌板,用导线与不带电的验电器相连,使验电器张角增大到约为电的验电
2、器相连,使验电器张角增大到约为30度。度。再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板,则验电器的指针张角会变大。电器的指针张角会变大。结论:结论:锌板在射线照射下失去电子而带正电锌板在射线照射下失去电子而带正电。第三页,讲稿共三十六页哦光电效应:光电效应:当光线照射在金属表面时,金属中有电子当光线照射在金属表面时,金属中有电子逸出的现象,称为逸出的现象,称为光电效应光电效应。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子定向移动形成的电流叫光电流光电流。第四页,讲稿共三十六页哦三、实验研究光电效应的规律三、实验研究光电效应的规律1、存
3、在饱和电流存在饱和电流 当当A接正极,接正极,K接负极接负极时,控制入射光的强度一时,控制入射光的强度一定,使定,使UAK从从0开始增大,开始增大,观察到电流表的示数一开观察到电流表的示数一开始增大,到某一数值后就始增大,到某一数值后就不再增大。不再增大。这个最大电流就叫做这个最大电流就叫做饱和电流。饱和电流。A阳极阳极阴极阴极+-第五页,讲稿共三十六页哦对存在饱和电流的描述:对存在饱和电流的描述:K板逸出的电子向各板逸出的电子向各个方向运动,如果不加电个方向运动,如果不加电压,很多电子无法到达压,很多电子无法到达A板,无法形成较大电流。板,无法形成较大电流。加上电压后,越来越加上电压后,越来
4、越多的电子到达多的电子到达A板,电流板,电流越来越大。越来越大。但是,但是,如果所有电子如果所有电子都达到了都达到了A板,继续增大板,继续增大电压,就无法再增大电流电压,就无法再增大电流。A阳极阳极阴极阴极+-第六页,讲稿共三十六页哦 IUc2OU黄光(黄光(强)强)黄光(黄光(弱)弱)实验测得的光电效应曲线实验测得的光电效应曲线蓝光蓝光Uc1饱和电流饱和电流Is第七页,讲稿共三十六页哦思考思考1:如果:如果AK之间不加电压,电流是否为之间不加电压,电流是否为0?思考思考2:如何才能使电流为:如何才能使电流为0?第八页,讲稿共三十六页哦2、存在遏止电压存在遏止电压Uc(反向截止电压)(反向截止
5、电压)当当A接负极,接负极,K接正极接正极时,控制入射光的强度一时,控制入射光的强度一定,使定,使UKA从从0开始增大,开始增大,观察到电流表的示数逐渐观察到电流表的示数逐渐减小到减小到0。电流刚减小到电流刚减小到0时对应时对应的的UKA叫做遏止电压叫做遏止电压Uc。A阳极阳极阴极阴极 -+第九页,讲稿共三十六页哦对存在遏止电压的解释:对存在遏止电压的解释:加上反向电压后,电加上反向电压后,电子受到的电场力方向与运子受到的电场力方向与运动方向相反,电子减速。动方向相反,电子减速。如果反向电压足够大,如果反向电压足够大,电子将无法达到电子将无法达到A板。临界板。临界的电压值即为遏止电压的电压值即
6、为遏止电压Uc。其中,其中,vc是所有光电子的最大初速度,是所有光电子的最大初速度,是光电子的最大初动能。是光电子的最大初动能。+一一 一一 一一 一一 一一 一一EEFvUKA第十页,讲稿共三十六页哦 IUc2OU黄光(黄光(强)强)黄光(黄光(弱)弱)实验测得的光电效应曲线实验测得的光电效应曲线蓝光蓝光Uc1遏遏止止电电压压饱和电流饱和电流Is第十一页,讲稿共三十六页哦3、存在截止频率存在截止频率c 当入射光的频率减小当入射光的频率减小到某一数值到某一数值c时,无论光时,无论光的强度多大,加上怎样的的强度多大,加上怎样的电压,都不会有光电流。电压,都不会有光电流。这个临界频率叫做截这个临界
7、频率叫做截止频率止频率c。A阳极阳极阴极阴极 -+第十二页,讲稿共三十六页哦4、光电效应的瞬时性光电效应的瞬时性 当入射光的频率超过截止频率时,无论光如当入射光的频率超过截止频率时,无论光如何微弱,几乎在瞬间就会产生光电流。时间间何微弱,几乎在瞬间就会产生光电流。时间间隔不超过隔不超过10-9s。第十三页,讲稿共三十六页哦经典的理论无法解释光电效应中的一些现象:经典的理论无法解释光电效应中的一些现象:矛盾矛盾1:波动理论:波动理论:所加电压越大,电子获得的能量越大,则所加电压越大,电子获得的能量越大,则电流就越大,因此不存在饱和电流。电流就越大,因此不存在饱和电流。实验结果:实验结果:存在饱和
8、电流,当电流达到一定值,增加存在饱和电流,当电流达到一定值,增加电压,电流保持不变。电压,电流保持不变。矛盾矛盾2:波动理论:波动理论:光越强,光电子的初动能越大,所以遏止光越强,光电子的初动能越大,所以遏止电压与光的强弱有关。电压与光的强弱有关。实验结果:实验结果:遏止电压与光的频率有关。遏止电压与光的频率有关。第十四页,讲稿共三十六页哦矛盾矛盾3:波动理论:波动理论:不管光的频率多大,只要光足够强,电子不管光的频率多大,只要光足够强,电子都可以有足够的能量从表面逸出,不应存在截止频率。都可以有足够的能量从表面逸出,不应存在截止频率。实验结果:实验结果:对不同的物体,都有相对应的截止频率。对
9、不同的物体,都有相对应的截止频率。矛盾矛盾4:波动理论:波动理论:若光很弱,电子需长时间才能获得逸出表面若光很弱,电子需长时间才能获得逸出表面需要的能量。需要的能量。实验结果:实验结果:时间小于时间小于10-9s经典的理论无法解释光电效应中的一些现象:经典的理论无法解释光电效应中的一些现象:第十五页,讲稿共三十六页哦经典的理论无法解释光电效应中的一些现象:经典的理论无法解释光电效应中的一些现象:矛盾矛盾1:波动理论:波动理论:所加电压越大,电子获得的能量越大,则电流就越大,所加电压越大,电子获得的能量越大,则电流就越大,因此不存在饱和电流。因此不存在饱和电流。实验结果:实验结果:存在饱和电流,
10、当电流达到一定值,增加电压,电流保存在饱和电流,当电流达到一定值,增加电压,电流保 持不变。持不变。矛盾矛盾2:波动理论:波动理论:光越强,光电子的初动能越大,所以遏止电压与光的强光越强,光电子的初动能越大,所以遏止电压与光的强 弱有关。弱有关。实验结果:实验结果:遏止电压与光的频率有关。遏止电压与光的频率有关。矛盾矛盾3:波动理论:波动理论:不管光的频率多大,只要光足够强,电子都可以有足够不管光的频率多大,只要光足够强,电子都可以有足够 的能量从表面逸出,不应存在截止频率。的能量从表面逸出,不应存在截止频率。实验结果:实验结果:对不同的物体,都有相对应的截止频率。对不同的物体,都有相对应的截
11、止频率。矛盾矛盾4:波动理论:波动理论:若光很弱,电子需长时间才能获得逸出表面需要的能量。若光很弱,电子需长时间才能获得逸出表面需要的能量。实验结果:实验结果:时间小于时间小于10-9s第十六页,讲稿共三十六页哦四、爱因斯坦的光电效应方程四、爱因斯坦的光电效应方程1、光子:光本身就是由一个个不可分割的能量子组、光子:光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为成的,频率为的光的能量子为的光的能量子为h。这些能量子后。这些能量子后来被称为光子。来被称为光子。2、电子从金属中逃逸,需要克服阻力做功。使电子、电子从金属中逃逸,需要克服阻力做功。使电子脱离金属所要做的脱离金属所要做的最小最小的功,
12、叫做金属的的功,叫做金属的逸出功逸出功。不同金属的逸出功是不同的。不同金属的逸出功是不同的。3、一个一个电子电子一瞬间一瞬间吸收吸收一个一个光子的能量,一部分能光子的能量,一部分能量用来克服金属的逸出功量用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能电子的最大初动能Ek,即:,即:上式即为爱因斯坦的光电效应方程。上式即为爱因斯坦的光电效应方程。如果电子克服阻力做功大于逸出功,则逸出后如果电子克服阻力做功大于逸出功,则逸出后电子的初动能小于最大初动能。电子的初动能小于最大初动能。第十七页,讲稿共三十六页哦影响饱和电流、遏制电压、截止频率的因素影响饱和电流、遏制电
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- 粒子 讲稿
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