高二物理光子.ppt

第二节光子
学****目标:
1、了解量子假说及微观世界中的量子化现象,能比较宏观物体和微观粒子的能量变化的不同。
2、知道金属逸出功的概念,知道光电效应方程,并能用其解释光电效应现象。
3、知道光子的概念,会用光子能量和频率的关系进行计算。
复****光电效应的4条基本规律
:任何一种金属,都存在极限频率ν0,只有当入射光频率ν>ν0时,才能发生光电效应.
:光电子的最大初动能Ekm与入射光强度无关,只随入射光频率的增大而增大.
:几乎是瞬时发生的.
:当入射光频率ν>ν0时,光电流随入射光强度的增大而增大;当入射光的强度不变,频率增大,光电流不变。
光电效应伏安特性曲线
光电效应实验装置
I
O
U
U
a
遏
止
电
压
I
s
饱
和
电
流
O
O
O
O
O
O
V
G
A
K
B
O
O
m
光强较强
光强较弱
光电效应的实验规律:
用电磁理论解释光电效应现象出现了困难.
能量量子假说
普朗克在研究物体热辐射的规律时发现,只有认为电磁波发射和吸收的能量不是连续的,而是一份一份进行的,理论计算的结果才能跟实验事实相符合。
每一份的能量等于 hν,其中ν是辐射电磁波的频率,实验测得
h = ×10 –34 j·s (普朗克常量)
量子假说的意义:由这个假说出发,可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象。
能量量子假说
宏观世界物理量的取值往往是连续的,如质量、动能、动量等,都可以取从0到∞之间的任意值。而在微观世界,物理量的取值往往是不连续的,如氢原子中电子的能量,只可取-, -, -。
这种现象称为量子化现象。
受到普朗克的启发,爱因斯坦于1905年提出:在空间传播的光也不是连续的,是以光速C 运动的粒子(称为光子)流,是一份一份的,每一份叫做一个光子。一个光子的能量为 E = hν,式中的h = ×10-34j·s (普朗克常量)。
这个学说后来叫光子假说。
光子假说
按光子假说,光电效应中发出的光电子,是由入射光子与金属中电子碰撞后打出来的。
由于离子的束缚,电子只有吸收一定的能量,才能从物体内部逃脱,成为光电子。即:必须对内部电子做功,电子才能脱离离子的束缚而逸出表面,这个功称为物体的逸出功,用W表示。电子逃逸出来后,可能还有一定的动能,根据能量守恒定律,入射光子的能量等于出射光电子的最大初始动能与逸出功之和,即:
光电效应方程
光电效应方程
对光电效应方程的理解
方程中的Ek时光电子的最大初动能,就某个光电子而言,其离开金属时动能大小可以是0~Ek范围内的任何值
光电效应方程符合能量守恒定律
光电效应方程包含了产生光电效应的条件
理解几个物理量
逸出功W逸:金属表面的电子直接从金属表面飞出时克服原子核的引力束缚所做的功,叫做这种金属的逸出功。
最大初动能Ek:直接从金属表面飞出的光电子具有的动能最大。
爱因斯坦对光电效应的解释
对极限频率的理解:从光电效应方程中,当初动能为零时,可得到极限频率:
W逸
n
h
0
=
光电效应方程
也就是说,只有当光子的能量hν≥ W逸时,最大初动能Ek ≥0