资源简介

历史上持续最长的战争
第一次波粒大战
导火索：波意耳对颜色的解释
参战人员：牛顿，惠更斯，胡克等
第二次波粒大战
导火索：杨氏双缝干涉实验
参战人员：托马斯杨，菲涅尔，麦克斯韦，赫兹，泊松等
第三次波粒大战
导火索：光电效应、康普顿效应
参战人员：玻尔，爱因斯坦，海森堡，薛定谔，德布罗意等
——波粒大战
你瞅啥？
瞅你咋地？
4.2 光电效应
——shuaiestchi
神奇的光电效应
一、光电效应的实验规律
1、光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，
2、光电效应的实验规律
(1)、存在截止频率νc：当入射光的频率小于νc时，不发生光电效应，νc与金属自身性质有关
(2)、具有瞬时性：当光频率超过νc时，无论入射光怎样微弱，光电效应瞬间发生（10-9秒）
这种电子称为光电子
(3)、存在饱和电流：光照情况不变时，光电流趋于一个饱和值；光频率不变时，光强越大饱和电流越大
(4)、存在遏止电压(使光电流减小到0的反向电压)：同种金属遏止电压与光频率有关，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大
入射光越强，饱和电流大。
光电效应规律
经典理论的解释
光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大
入射光越强，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和电流大。
不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面。不存在极限频率。
光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关。
若光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间 才能获得逸出表面所需的能量。
×
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二、光电效应经典解释中的疑难
入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（ t﹤10-9秒）
任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应
例1 [2022·杭州二中月考] 关于光电效应现象,下列说法中正确的是( 　)
A.只有入射光的波长大于该金属的极限波长,光电效应才能发生
B.光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比
C.发生光电效应的时间一般都大于10-7 s
D.保持入射光频率不变,发生光电效应时,单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比
D
变式 [2022·河北衡水中学月考] 研究光电效应的电路图如图所示.用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(K极),钠极板发射出的光电子被A极吸收,在电路中形成光电流.在图中,光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像中,正确的是(　 )
C
三、爱因斯坦的光电效应理论
（1）.光是由一个个不可分割的能量子组成的。光子能量为hv
（2）.电子一次只能吸收一个光子，而且不能累积吸收，吸收一个光子后没有使电子跑出来立刻把吸收的光子辐射出去。
（4）.光强度大，则说明光子数目多，在能发生光电效应的前提下，则释放的光电子也多所以光电流也大。
（3）.电子只要吸收一个大于截止频率的光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。
1.对光电效应的解释
2.光电效应方程
EK=hv-w0
——光电子最大初动能
——————金属的逸出功
W0
金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能。
通过这个方程爱因斯坦完美的解释了光电效应实验的规律。
（电子脱离金属所做的最小功）
hv
——————光子的能量
3.截止频率的解释
当电子被光照射时，一个电子只能吸收一个光子的能量，也就是hv的能量。
hv>W0
→产生光电效应
hv→无光电效应
hv=W0
→
就是极限频率
EK=hv-w0
斜率、截距代表什么？
例2 (多选)[2022·天津耀华中学月考] 如图所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像,由图像可知 ( 　 )
A.该金属的逸出功为E
B.入射光频率为????02时,产生的光电子的最大初动能为????2
C.入射光频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为2E
D.该图线的斜率表示普朗克常量h
?
AD
变式 1916年,美国著名实验物理学家密立根,完全肯定了爱因斯坦的光电效应方程,并且测出了当时最精确的普朗克常量h的值,从而赢得1923年度诺贝尔物理学奖.若用如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系,作出如图乙所示的Uc-ν图像,电子电荷量e=1.6×10-19 C,则下列说法正确的是 (　 )
A.图甲中电极A连接电源的正极
B.普朗克常量约为6.64×10-34 J·s
C.该金属的截止频率为5.0×1014 Hz
D.该金属的逸出功约为6.61×10-19 J
C
4.截止电压的解释
EK=hv-w0
遏
止
电
压
EK只与入射光的频率有关
　　截止电压Uc只与入射光的频率有关，与光强无关。
四、康普顿效应和光子的动量
1918?1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应
1. 光的散射
2. 康普顿效应
光与介质中的物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。
康普顿效应证明光具有动量，
例3 科学研究证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子.若光子与电子碰撞前的波长为λ,碰撞后的波长为λ',则碰撞过程中 (　 )　　　　　　　　　　　　　
A.能量守恒,动量守恒,且λ=λ’ B.能量不守恒,动量不守恒,且λ=λ'
C.能量守恒,动量守恒,且λ<λ’ D.能量守恒,动量守恒,且λ>λ'
C
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}学说名称
微粒说
波动说
电磁说
光子说
波粒二象性
代表人物
牛顿
惠更斯
麦克斯韦
爱因斯坦
公认
实验依据
光的直线传播、光的反射
光的干涉、光的衍射
能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速
光电效应、康普顿效应
光既有波动现象，又有粒子特征
内容要点
光是一群弹性粒子
光是一种机械波
光是一种电磁波
光是由一份一份光子组成的
光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性
五、光的波粒二象性
1、 大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象；个别光子产生的效果显示出粒子性。
2、光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量。和其他物质相互作用时，粒子性起主要作用。
3、光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性的特征物理量，因此 ε = hν 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系。
4、对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著。
5、光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性。
综上所述，光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体，相互间并不是独立的
光的波动性与粒子性的统一
例4 (多选)[2022·杭州高级中学月考] 关于光的波粒二象性,下列说法正确的是 ( 　)　　　　　　　　　　　　　　
A.大量光子产生的效果往往显示出波动性,个别光子产生的效果往往显示出粒子性
B.光在传播时往往表现出波动性,在跟物质作用时往往表现出粒子性
C.频率大的光比频率小的光的粒子性强,但波动性弱
D.频率大的光比频率小的光的波动性强,但粒子性弱
ABC
爱因斯坦因为解释光电效应获得诺贝尔奖，
所以诺贝尔奖不是那么遥不可及。

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