_ 光电效应 光的波粒二象性课件

15-2 光电效应 光的波粒二像性 一、光电效应 （1）光电效应 光照射到金属表面 时，有电子从金属表面逸出的现象 光电子 逸出的电子。 OO OO OO OO 光电子由K飞向A，回路中形成 光电流。 第十五章 量子物理 15-2 光电效应 光的波粒二象性 物理学 第五版 一 光电效应实验的规律 V A 2 实验规律 （1）光电流强度与 入射光强成正比. 2 2. 光电效应的实验规律 对于给定的金属 ，当照射光频率 小于金属的红限 频率，则无论光 的强度如何，都 不会产生光电效 应。 （）截止频率（红限） 对某种金属来说，只有入射光的频率大于某一频率 0时，电子才会从金属表面逸出. 0称为截止频率或 红限频率. 3 当电压为零时光电流并不为零，甚至反向电压不太 大时仍有光电流存在. （）遏止电压 当反向电压大到一定数值Ua 时光电流完全变为 零。称Ua为遏止电压。 4 (b)遏止电势差与入射 光频率具有线性关系. (a) 对不同的金属， 的量值不同. O 5 无论入射光的强度如何，只要其频率大于 截止频率，光电子在光照射的瞬间可产生 ，驰豫时间不超过10-9 s () 光电效应瞬时发生的 6 在入射光强一定时光电 流会随U 的增大，最后 达到一饱和值im。 （）饱和光电流 饱和电流与入射 光强I成正比 7 第十五章 量子物理 15-2 光电效应 光的波粒二象性 物理学 第五版 按经典理论,电子逸出金属所需的能量 ，需要有一定的时间来积累, 与实验结果不 符. 3 经典理论遇到的困难 红限问题 瞬时性问题 按经典理论,无论何种频率的入射光,只 要强度足够大，就能使电子逸出金属. 与实 验结果不符. 8 (3) 电子在离开金属面时具有的初动 能: 1. 爱因斯坦光量子假设（） 为了解释光电效应，爱因斯坦假设 (1) 光是由一颗一颗的光子（光量子）组成。每个光子的 能量与其频率成正比，即 E = h (2) 一个光子只能整个地被电子吸收或放出。光量子具 有“整体性”。 爱因斯坦光电效应方程 二 光子 爱因斯坦方程 逸出功与 材料有关 9 第十五章 量子物理 15-2 光电效应 光的波粒二象性 物理学 第五版 （）电子离开金属表面的动能至少为零，故当 W/h时，不发生光电效应。可发生光电效应的最小 频率即红限频率 光电效应的解释 不同金属的W不同，则红限频率不同。 （）如果电子离开金属表面的动能不为零,则 电子初动能与遏止电压 之间的关系 10 第十五章 量子物理 15-2 光电效应 光的波粒二象性 物理学 第五版 （3） 瞬时性：光子射至金属表面， 一个 光子的能量 将一次性被一个电子吸收， 若 ，电子立即逸出，无需时间积累. (4) 光强越大，光子数越多 ，单位时间内产生光电子数 目越多,光电流越大. 当光电流达到饱和时，阴极 K 上逸出的光电子全部飞到 了阳极上。 11 第十五章 量子物理 15-2 光电效应 光的波粒二象性 物理学 第五版 爱因斯坦的光子理论圆满地解释了光 电效应现象. 12 4.06.08.0 10.0 (1014Hz ) 0.0 1.0 2.0 Ua CsNaCa 斜率K与金属材料种类无关，由直线斜率K的测量可以 确定（光电效应）普朗克常数。 遏止电压与入射光频率成线性关系，与入射光强无关 Millikan 极力反对爱因斯坦的光子假说，花了十年测 量光电效应，得出了 3.光电效应的实验验证 13 A.爱因斯坦 对现物理方面的贡 献，特别是阐明光 电效应的定律 1921诺贝尔物理学奖 14 R. A. Millikan(密立根) 研究元电荷和光电效应，通过油滴实验证明电 荷有最小单位，1923诺贝尔物理学奖得主 15 1.以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲 线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射 光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示满足题 意的图是： 1. 光的频率不变，则每个入射光子的能量不变。增加 光强则入射光子个数增加，相应地出射电子的数目 增多，饱和电流增加。2.遏制电压不变 16 2.以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电 流的曲线如图中实线所示，然后在光强度不变的条件下 增大照射光的频率测出其光电流的曲线如图中虚线所 示满足题意的图是： 1.频率增加则每 个出射电子的能 量增加，故遏制 电压增加 2.光强不变，每 个入射光子的能 量增加，则入射 光子数目减少， 相应出射电子数 目减少，饱和电 流减小。 17 第十五章 量子物理 15-2 光电效应 光的波粒二象性 物理学 第五版 光电倍增管 放大器 接控制机构 光 光控继电器示意图 三 光电效应在近代技术中的应用 光控继电器、自动控制、 自动计数、自动报警等. 18 第十五章 量子物理 15-2 光电效应 光的波粒二象性 物理学 第五版 四 光的波粒二象性 相