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高三物理光電效應教學課件第1頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四清華FLASH
第2頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四用弧光燈照射擦得很亮的鋅板,(注意用導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、光電效應表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電第3頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四請思考:為什么絲綢摩擦過的玻璃棒?帶正電?第4頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四定義: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。發(fā)射出來的電子叫做光電子.第5頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四二、光電效應規(guī)律1、產(chǎn)生光電效應的條件2、光電子最大初動能Ekm
4、光電流強度的決定因素3、光電效應產(chǎn)生的時間第6頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四1、產(chǎn)生光電效應的條件如圖所示裝置,不同單色光照射不同金屬,要產(chǎn)生光電效應,必須有一個如鋅板用紫外線照射,能產(chǎn)生光電效應,用黃光照射則不能產(chǎn)生光電效應。實驗結(jié)論
任何一種金屬,都有一個極限頻率,入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應,低于這個頻率的光,無論光強怎樣大,也不能產(chǎn)生光電效應。最低頻率。***第7頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四2、光電子最大初動能(1)最大初動能的概念(2)最大初動能的測定(3)最大初動能的結(jié)論第8頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四
光電效應中從金屬出來的電子,有的從金屬表面直接飛出,有的從內(nèi)部出來沿途與其它粒子碰撞,損失部分能量,因此電子速度會有差異,直接從金屬表面飛出的速度Vm最大,其動能為最大初動能。(1)最大初動能的概念VVm第9頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四(2)最大初動能的測定實驗電路如圖甲(其中單色光的入口C用石英窗),用來測定光電子的最大初動能。當圖中電流表G讀數(shù)為零時,伏特表V中的讀數(shù)就是圖乙中的U。最大初動能++++----U乙甲設光電子的最大初動能為mvm2,若光電子置于左圖勻強場中,則光電子作勻減速直線運動。m,e在電子運動的位移上,設電勢差為U,電子電量為e,當eU=mv2,電場對光電子做負功,光電子的動能將變?yōu)榱?所以eU就代表光電子的第10頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四(3)最大初動能的結(jié)論光電子的最大初動能與入射光強度無關,只隨入射光的頻率增大而增大。精確的實驗表明:第11頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四3、光電效應產(chǎn)生的時間圖中發(fā)射光電子的陰極K,它相對圖中A極電勢可正可負。現(xiàn)將圖中電源正負極反接(正向電壓)移動P適當調(diào)整AK間初始電壓,使光電子一旦飛出,電流表G指針就偏轉(zhuǎn),以便了解入射光照射多長時間才產(chǎn)生光電效應。實驗結(jié)果即使入射光強度非常弱,只要入射光頻率大于極限頻率,電流表指針也幾乎隨著入射光照射立即偏轉(zhuǎn),精確實驗表明,光電子發(fā)射至光電流產(chǎn)最多相差10-9秒。甲第12頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四4、光電流強度的決定按圖裝置,移動P使伏特表有一定讀數(shù),用一定強度的光照射K,電流表中有一定讀數(shù),這時改變K、A之間的電壓,使其增大,電流表顯示光電流在增大。但是,當K、A間電壓足夠大后,電流表讀數(shù)不再改變,這就是飽和光電流。表明光電效應中產(chǎn)生的光電子已能全部到達A極。所以升高電壓電流也不會再增大。此時若再增大照射光強度,光電流會隨之增大。當入射光的頻率大于極限頻率時,光電流強度與入射光的強度成正比。多次實驗結(jié)論是:第13頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四三、愛因斯坦光電效應方程波動說無法解釋光電效應中前面三個結(jié)論、使光的波動說遇到了無法克服的困難,愛因斯坦在普朗克研究的基礎上,根據(jù)能量守恒定律,光電子的最大初動能mvm2、入射光子的能量hν、金屬逸出功W之間有下面關系:光電效應有力地證明了光具有粒子性hν=W+mvm2愛因斯坦(1879—1955)W=hν0第14頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四四、光電管及其應用光電管應用在各種自動化裝置及有聲電影、無線電傳真、光纖通信等技術裝置里。構(gòu)造圖:作用:光電效應能把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ǘ規(guī)缀跬剑?。如圖,改變光的強弱就會從電流表中讀數(shù)變化得到電流的強弱。第15頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四五、練習1、可見光子的能量有多大?求波長是0.4微米的可見光子和波長為10-7微米的γ射線光子的能量?(用電子伏特作為能量單位)解答2、使鋅產(chǎn)生光電效應的最長波長是0.3720微米,鋅的逸出功是多少?解答第16頁,共19頁,2023年,2月20日,星期四
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