光電效應課件

17.2《科學的轉折：光的粒子性》2021/5/91用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），則發(fā)現(xiàn)驗電器張角增大，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。說明鋅板帶正電。一、光電效應現(xiàn)象表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電2021/5/92用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電器張開一定角度，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電一.光電效應的實驗規(guī)律2021/5/931.什么是光電效應

當光線（包括不可見光）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。逸出的電子稱為光電子。一.光電效應的實驗規(guī)律光電子定向移動形成的電流叫光電流2021/5/942勒納德等人通過實驗得出以下結論：①對于任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應；②當入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，飽和光電流就越大；③光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光的頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒.

一.光電效應的實驗規(guī)律2021/5/95一.光電效應的實驗規(guī)律光電效應實驗規(guī)律的解釋（1）存在飽和光電流光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值。因為光照條件一定時，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。實驗表明：入射光越強，飽和電流越大，單位時間內發(fā)射的光電子數(shù)越多。陽極陰極2021/5/96：使光電流減小到零的最小反向電壓－++++++

一一一一一一v加反向電壓，如右圖所示：光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運動。若最大的初動能U=0時，I≠0，因為電子有初速度則I=0，式中UC為遏止電壓一.光電效應的實驗規(guī)律(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UCEEUFKA2021/5/97UaOU光電效應伏安特性曲線遏止電壓飽和電流一.光電效應的實驗規(guī)律IIs黃光（強）黃光（弱）蘭光Ub(2)存在遏止電壓和截止頻率陽極陰極（強）2021/5/98實驗表明:對于一定顏色(頻率)的光,無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的.光的頻率

改變時，遏止電壓也會改變。一.光電效應的實驗規(guī)律(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UC光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，與入射光的強弱無關。陽極陰極2021/5/99經研究后發(fā)現(xiàn)：一.光電效應的實驗規(guī)律b.存在截止頻率c對于每種金屬，都相應確定的截止頻率c。

當入射光頻率

>c

時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率

<c時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。(2)存在遏止電壓和截止頻率陽極陰極2021/5/910實驗結果：即使入射光的強度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉。更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經過的時間不超過10－9秒（這個現(xiàn)象一般稱作“光電子的瞬時發(fā)射”）。光電效應在極短的時間內完成一.光電效應的實驗規(guī)律(3)具有瞬時性陽極陰極2021/5/911

以上三個結論都與實驗結果相矛盾的，所以無法用經典的波動理論來解釋光電效應。逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。光越強，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。①光越強，光電子的初動能應該越大，所以遏止電壓UC應與光的強弱有關。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，不應存在截止頻率。③如果光很弱，按經典電磁理論估算，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，這個時間遠遠大于10S。-9√實驗表明:對于一定顏色(頻率)的光,無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的.溫度不很高時，電子不能大量逸出，是由于受到金屬表面層的引力作用，電子要從金屬中掙脫出來，必須克服這個引力做功。二.光電效應規(guī)律與經典電磁理論的矛盾2021/5/9121.光子：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。愛因斯坦的光子說愛因斯坦從普朗克的能量子說中得到了啟發(fā)，他提出：三.愛因斯坦的光量子假設2021/5/9132.愛因斯坦的光電效應方程1.光子：或——光電子最大初動能

——金屬的逸出功

W0一個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.愛因斯坦的光量子假設2021/5/9143.光子說對光電效應的解釋①愛因斯坦方程表明，光電子的初動能Ek與入射光的頻率成線性關系，與光強無關。只有當hν>W0時，才有光電子逸出，就是光電效應的截止頻率。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時發(fā)生的。③光強較大時，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時產生的光電子多，因而飽和電流大。三.愛因斯坦的光量子假設2021/5/915由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應的實驗規(guī)律,榮獲1921年諾貝爾物理學獎。

愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動理論。4.光電效應理論的驗證

美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結果在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.愛因斯坦的光量子假設2021/5/916愛因斯坦由于對光電效應的理論解釋和對理論物理學的貢獻獲得1921年諾貝爾物理學獎密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎。2021/5/917放大器控制機構

可以用于自動控制，自動計數(shù)、自動報警、自動跟蹤等。四.光電效應在近代技術中的應用1.光控繼電器可對微弱光線進行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。2.光電倍增管2021/5/918應用光電管光電源電流計IAK2021/5/919光的粒子性一、光電效應的基本規(guī)律小結1.光電效應現(xiàn)象2.光電效應實驗規(guī)律①對于任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應；②當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比；③光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光的頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒.

2021/5/9201.在演示光電效應的實驗中，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，指針帶負電B.鋅板帶正電，指針帶正電C.鋅板帶負電，指針帶正電D.鋅板帶負電，指針帶負電B練習2021/5/9212.一束黃光照射某金屬表面時，不能產生光電效應，則下列措施中可能使該金屬產生光電效應的是()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2021/5/9223.關于光子說的基本內容有以下幾點，不正確的是()A.在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一