高中物理-光的粒子性教學(xué)課件設(shè)計

19世紀(jì)初，托馬斯·楊、菲涅爾等人觀察到了光的干涉、衍射現(xiàn)象，說明光是一種波。19世紀(jì)60、80年代，麥克斯韋和赫茲先后從理論上以及實驗上證實了光是一種電磁波1887年，赫茲在研究電磁波的實驗中偶爾發(fā)現(xiàn)，接受電路的間隙如果收到光照，就更容易產(chǎn)生電火花。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。一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律1、光電效應(yīng)：一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律陽極陰極圖17.2-2研究光電效應(yīng)的電路圖-+陽極陰極圖17.2-2研究光電效應(yīng)的電路圖-+一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律－++++++一一一一一一v一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律EEUFKA一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律陽極陰極圖17.2-2研究光電效應(yīng)的電路圖-+一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律IUcOU黃光圖17.2-3光電流與電壓的關(guān)系黃光（弱）（強）Uc藍(lán)光2.光電效應(yīng)實驗規(guī)律IUcOU黃光（強）圖17.2-3光電流與電壓的關(guān)系飽和電流一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律IUcOU黃光圖17.2-3光電流與電壓的關(guān)系飽和電流黃光（弱）（強）同種頻率的光：①不同：飽和電流不同②相同：遏止電壓相同。入射光強度越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多，飽和電流越大。遏止電壓一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律IUcOU黃光圖17.2-3光電流與電壓的關(guān)系飽和電流黃光（弱）（強）Uc藍(lán)光遏止電壓－++++++一一一一一一vc一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律EEUcFKA

2一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律IUcOU黃光圖17.2-3光電流與電壓的關(guān)系飽和電流黃光（弱）（強）Uc藍(lán)光光電子的能量只與入射光頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān).遏止電壓當(dāng)入射光頻率ν

νc時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面;一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律當(dāng)入射光頻率ν

νc

時，電子才能逸出金屬表面,<>并且瞬間產(chǎn)生光電流，時間不超過10-9s，具有瞬時性。一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律總結(jié)：光電效應(yīng)實驗規(guī)律有哪些？1、存在飽和電流：入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)生的光電子數(shù)越多，飽和電流越大。2、①存在遏止電壓：光電子能量只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光強度無關(guān)。3、具有瞬時性。②存在截止頻率：入射光的頻率低于截止頻率時，不發(fā)生光電效應(yīng)。一.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律【目標(biāo)檢測1】如圖為一光電管電路，滑動變阻器滑動觸頭P位于AB上某點，用光照射光電管陰極，電表無偏轉(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可采取的措施有（）A．加大照射光強度B．換用波長短的光照射C．將P向B滑動D．將電源正負(fù)極對調(diào)B二.光電效應(yīng)解釋中的疑難原子模型圖使電子脫離某種金屬所做功的最小值。逸出功W0：①光越強，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強弱有關(guān)。（）判斷光的電磁理論是否符合實驗規(guī)律：②不管光的頻率如何，只要光足夠強，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。（）③如果光很弱,電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10-9S。()×××馬克斯·普朗克(1858.4～1947.10)，德國物理學(xué)家，量子力學(xué)的創(chuàng)始人,因發(fā)現(xiàn)能量量子而對物理學(xué)的進(jìn)展做出了重要貢獻(xiàn).阿爾伯特·愛因斯坦（1879.3～1955.4）猶太裔物理學(xué)家，提出光子假說，成功解釋了光電效應(yīng)。1.光子說：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程2.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程或——光電子最大初動能

——金屬的逸出功

W0在光電效應(yīng)中，電子吸收一個光子的能量hν后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek，即：三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek①光越強，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強弱有關(guān)。（）②不管光的頻率如何，只要光足夠強，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。（）③如果光很弱,電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10-9S。()×××三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程3.光子說對光電效應(yīng)的解釋②電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電流自然幾乎是瞬間發(fā)生的。③對于同種顏色（頻率）的光，光強較大時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大。①愛因斯坦方程表明，光電子的初動能Ek與入射光的頻率有關(guān)，與光強無關(guān)。只有當(dāng)

ν>νc時，才有光電子逸出，νc就是光電效應(yīng)的截止頻率。三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程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。三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程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)獎三.愛因斯坦的光量子假設(shè)三.愛因斯坦的光量子假設(shè)【目標(biāo)檢測2】根據(jù)愛因斯坦光子說，光子能量E等于（h為普朗克常量，c、λ為真空中的光速和波長）（

）A. B.C.D.A【目標(biāo)檢測3】如圖所示，當(dāng)電鍵S斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零，由此可知陰極材料的逸出功為（）A．1.9eV B．0.6eVC．2.5eV D．3.1eV三.愛因斯坦的光量子假設(shè)A你收獲了什么？愛因斯坦光電效應(yīng)方程給出了光電子的最大初動能EK，與入射光的頻率v的關(guān)系，但是很難直接測量光電子的動能，容易測量的是遏止電壓UC，怎樣根據(jù)得到UC與v、W0的關(guān)系？思考1？三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程思考2:如果你是密里根，如何設(shè)計實驗測出普朗克常量h？

根據(jù)圖17.2-2所示研究光電效應(yīng)的電路，利用能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)的兩種（或多種）已知頻率的光來進(jìn)行實驗，根據(jù)實驗現(xiàn)象說明實驗步驟和應(yīng)該測量的物理量，寫出根據(jù)本實驗計算普朗克常量的關(guān)系式。實驗步驟：（1）將圖17.2-2電路圖電源正負(fù)對調(diào)，滑動變阻器滑動觸頭滑至最左邊，用頻率為ν1的光照射，此時電流表中有電流。將滑動變阻器滑動觸頭緩慢右滑，同時觀察電流表，當(dāng)電流表示數(shù)為零時，停止滑動。記下伏特表的示數(shù)U1。（2）用頻率為ν2的光照射，重復(fù)（1）的操作，記下伏特表的示數(shù)U2。

（3）應(yīng)用計算h。（4）多次測量取平均值。1.在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時()A.鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B.鋅板帶正電，指針帶正電C.鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D.鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電B練習(xí)2.一束黃光照射某金屬表面時，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是()A.延長光照時間B.增大光束的強度C.換用紅光照射D.換用紫光照射D練習(xí)3.關(guān)于光子說的基本內(nèi)容有以下幾點，不正確的是()A.在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個光子B.光是具有質(zhì)量、能量和體積的物質(zhì)微粒子C.光子的能量跟它的頻率成正比D.光子客觀并不存在，而是人為假設(shè)的練習(xí)B4.能引起人的視覺感應(yīng)的最小能量為10-18J，已知可見光的平均波長約為0.6m，則進(jìn)入人眼的光子數(shù)至少為

個，恰能引起人眼的感覺.練習(xí)35.關(guān)于光電效應(yīng)下述說法中正確的是()A.光電子的最大初動能隨著入射光的強度增大而增大B.只要入射光的強度足夠強，照射時間足夠長，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.在光電效應(yīng)中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關(guān)D.任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這個頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)練習(xí)D練習(xí)課本P391、在可見光范圍內(nèi)，哪種顏色光的光子能量最大？想想看，這種光是否一定最亮？為什么？在可見光范圍內(nèi)，紫光的光子能量最大，因為其頻率最高。紫光不是最亮的。一為光強，因為光的亮度由兩個因素決定，二為人眼的視覺靈敏度。在光強相同的前提下，由于人眼對可見光中心部位的黃綠色光感覺最靈敏，因此黃綠色光應(yīng)最亮。練習(xí)課本P392、在光電效應(yīng)實驗中 （1）如果入射光強度增加，將產(chǎn)生什么結(jié)果？（2）如果入射光頻率增加，將產(chǎn)生什么結(jié)果？（1）當(dāng)入射光頻率高于截止頻率時，光強增加，發(fā)射的光電子數(shù)增多； 當(dāng)入射光頻率低于截止頻率時，無論光強怎么增加，都不會有光電子發(fā)射出來。（2）入射光的頻率增加，發(fā)射的光電子最大初動能增加。練習(xí)課本例題P36分析由上面討論結(jié)果可得：對于一定金屬，逸出功W0是確定的，電子電荷e和普朗克常量h都是常量。所以遏止電壓UC與光的頻率ν之間是線性關(guān)系即：Uc—ν圖象是一條斜率為的直線練習(xí)課本例題P36分析由上面討論結(jié)果可得：遏止電壓Uc與光電子的最大初動能Ek有關(guān)Ek越大，Uc越高；Uc為零，Ek為零，即沒有光電子所以與遏止電壓Uc=0對應(yīng)的頻率應(yīng)該是截止頻率νc由以上分析可知：根據(jù)數(shù)據(jù)作Uc—ν圖象即可求得遏止電壓Uc=0對應(yīng)的頻率就是截止頻率νcUc—ν圖象是一條斜率為的直線練習(xí)課本P395、根據(jù)圖17.2-2所示研究光電效應(yīng)的電路，利用能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)的兩種（或多種）已知頻率的光來進(jìn)行實驗，怎樣測出普朗克常量？根據(jù)實驗現(xiàn)象說明實驗步驟和應(yīng)該測量的物理量，寫出根據(jù)本實驗計算普朗克常量的關(guān)系式