1.量子概念的诞生 2.光电效应与光的量子说
[学习目标] 1.了解热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射,了解黑体辐射的实验规律及黑体辐射电磁波强度随波长的分布曲线.(重点)2.了解普朗克提出的能量子的概念,了解量子论诞生的历史意义.3.知道光电效应中截止频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾.(重点)4.知道光子说及其对光电效应的解释.(重点)5.掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题.(难点)
一、量子概念的诞生
1.热辐射
我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量,而且辐射强度随波长如何分布都与物体的温度相关,所以物理上把这种辐射称为热辐射,物体热辐射中随温度的升高,辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强.
2.黑体与黑体辐射
(1)黑体:如果某物体能够全部吸收外来电磁波而不发生反射,这种物体就称为绝对黑体,简称黑体.
(2)黑体辐射的实验规律
①一般材料的物体,辐射电磁波的情况,除与温度有关外,还与材料的种类及表面状况有关.
②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关.随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加;另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.
(3)维恩和瑞利的理论解释
①建立理论的基础:依据经典理论的知识寻求黑体辐射的理论解释.
②维恩公式:在短波区与实验非常接近,在长波区则与实验偏离很大.
③瑞利公式:在长波区与实验基本一致,但在短波区与实验严重不符,由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”.
3.普朗克提出的能量子的概念
(1)普朗克的假设
振动的带电谐振子具有的能量是不连续的,只能取一些分立的值,即En=nhν(n=1,2,3,…),即能量E只能取hν的整数倍,最小的一份能量ε=hν称为能量子,式中ν是谐振动的频率,h是一个常数,称为普朗克常量.h=6.626 068 76(52)×10-34 J·s.
(2)普朗克理论的意义
①利用能量子的假设,普朗克推导出了与实验相符的公式(即普朗克公式)成功的解决了黑体辐射问题.
②普朗克在1900年把能量子列入物理学,正确地破除了“能量连续变化”的传统观念,成为新物理学思想的基石之一.
二、光电效应与光的量子说
1.光电效应定义
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.光电子
光电效应中发射出来的电子.
3.光电效应的实验规律
(1)对于给定的光电阴极材料,都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率ν0,叫做光电效应的截止频率,亦称为极限频率.只有超过截止频率的光,才能引起光电效应.不同金属材料的截止频率不同.
(2)当入射光的频率高于截止频率、光电流出现时,光电流的大小由光强决定,光强越大,光电流越大.
(3)从阴极发出的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系.
(4)只要光的频率大于截止频率,即使用极弱的入射光,光电子总能立刻(约10-9 s)发射出来.
4.光子说
光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为hν,这些能量子称为光子.