第2节 光的粒子性
1．了解光电效应及其实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾。
2．理解光电效应方程及其意义，会用爱因斯坦光电效应方程分析有关问题，了解爱因斯坦光子说的提出过程，感受实验探究在物理学发展中的作用。
3．会用图象描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图象求最大初动能、截止频率和普朗克常量。
4．了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量。
一、光电效应的实验规律
1．光电效应：在光的照射下金属发射电子的现象，发射出来的电子叫做光电子。
2．光电效应的实验规律
(1)存在饱和电流。
(2)存在遏止电压和截止频率。
(3)光电效应具有瞬时性。
二、爱因斯坦的光电效应方程
1．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，这些能量子被称为光子，频率为ν的光的能量子的能量为hν。
2．爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。
三、康普顿效应
1．光的散射：光在介质中与物质微粒的相互作用，使光的传播方向发生改变的现象。
2．康普顿效应：在光的散射中，散射光中除了与入射光波长相同的成分外，还有波长更长的成分的现象。
3．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面。
4．康普顿效应解释：光子的动量p＝。当入射光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，因此有些光子散射后波长变长。
判一判
(1)不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能可能相同，但最大初动能一定不同。( )
(2)用光照射光电管能发生光电效应，若给光电管加正向电压时，光电流随电压的增大会一直增大，加反向电压时，光电流随电压增大而逐渐减小至0。( )
(3)逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因素无关。( )
(4)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。( )
提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)×
想一想
(1)验电器开始带负电并与锌板相连，当用紫外线灯照射时，验电器夹角如何变化？
提示：验电器夹角会先减小，待负电荷完全中和后，验电器会因带正电张角再次变大。
(2)光电效应中的“光”是不是特指可见光？
提示：不是，也包括不可见光。
(3)怎样从能量守恒角度理解爱因斯坦光电效应方程？
提示：爱因斯坦光电效应方程中hν是入射光子的能量，逸出功是W0，Ek是光子的最大初动能，其关系为电子获得的能量等于逸出功与光电子的最大初动能之和。因此爱因斯坦光电效应方程符合能量的转化和守恒定律。
课堂任务
对光电效应的理解
1．光电效应的产生条件
入射光的频率大于金属的极限频率。
2．光电效应的规律
(1)每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应。
(2)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。
(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。
(4)当入射光的频率大于截止频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。
