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光电效应 主备人 杨军 光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步 赫兹 但是早在1887年赫兹在作电磁实验时 偶然发现了一个后来被称作光电效应的现象 这个现象使光的电磁说遇到了无法克服的困难 一 光电效应 实验 二 光电效应的规律 三 研究波动理论在解释光电效应时的矛盾 四 理解爱因斯坦的光子说和光电效应方程 学习目标 运用光子说解决矛盾 验电器 锌板 弧光灯 光电效应 发射出来的电子叫光电子 在光的照射下物体发射电子的现象 光电子 1 光电效应的规律 如锌板用紫外线照射 能产生光电效应 用可见光照射则不能产生光电效应 实验结论 入射光的频率必须大于某个值才能产生光电效应 低于这个值的光 无论光的强度怎样大 也不能产生光电效应 实验现象 这一频率的界限叫做极限频率 1 某光恰能使锌发生光电效应 那么能使表格内哪些金属发生光电效应 2 表中哪种金属最易发生光电效应 3 为什么各种金属的极限频率不同 Hz 问题 1 任何一种金属 都有一个极限频率 2 光电效应产生的时间 即使入射光强度非常弱 只要入射光频率大于极限频率 电流表指针也几乎随着入射光照射立即偏转 精确实验表明 光电子发射的时间为10 9秒 3 光电子最大初动能 1 最大初动能的概念 2 最大初动能的决定因素 光电效应中从金属出来的电子 有的从金属表面直接飞出 有的从内部出来沿途与其它粒子碰撞 损失部分能量 因此电子速度会有差异 直接从金属表面飞出的速度最大 其动能为最大初动能 1 最大初动能的概念 v V 2 最大初动能的决定因素 光电子的最大初动能与入射光强度无关 只随入射光频率的增大而增大 光电效应的规律 3 光电子的最大初动能Ek与入射光强度无关 只随入射光频率的增大而增大 2 光电效应的发生几乎是瞬时的 10 9s 1 任何一种金属 都存在极限频率 只有当入射光的频率大于极限频率 才能发生光电效应 思考 为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律 光的波动理论是怎样描述光的能量的呢 1 波动理论无法解释极限频率 2 光电子最大初动能的大小应与光强有关 与频率无关 波动理论在解释光电效应时的矛盾 3 弱光照射时应有能量积累过程 不应瞬时发生 光的波动理论在解释光电效应时遇到了巨大的困难 后来 爱因斯坦在普朗克量子化理论的启发下 提出了光子学说 普朗克 爱因斯坦 光子说 爱因斯坦在1905年提出 在空间中传播的光也不是连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光量子 简称光子 光子的能量和频率成正比 逸出功 电子从金属中飞出时需要克服原子核对它的吸引而做功 使电子脱离某种金属所做功的最小值叫做这种金属的逸出功 用W表示 爱因斯坦光电效应方程 EK表示最大初动能 光电效应有力地证明了光具有粒子性 EK hv w 当光子照射到金属上时 它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收 电子的动能立刻增大并不需要积累能量的过程 如果电子的动能足够大 能克服内部原子核对它的引力 就可以离开金属的表面逸离出来 成为光电子 如果入射光子的频率比较低 它的能量不能产生光电效应 而将所吸收的光子能量立刻转化为内能 这就是金属存在极限频率的原因 问题 1 光电子和光子是一回事吗 2 光子说和微粒说一样吗 3 光子说和波动说的区别 光的强度 指的是单位时间里入射到 金属 单位面积的光子总能量 光的强度取决于 单位时间内照射的光子的个数和单个光子的能量 4 光电流强度的决定 当入射光的频率大于极限频率时 光电流强度与入射光的强度成正比 实验结论是 光电效应的规律 2 光电子的最大初动能EK与入射光强度无关 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 4 光电流随入射光强度的增大而增大 1 任何一种金属 都存在极限频率 只有当入射光的频率大于极限频率 才能发生光电效应 小结 光电效应的基本规律 爱因斯坦的光子和光电效应方程 光电效应现象 波动理论在解释光电效应时的矛盾 运用光子说解决矛盾 目标检测 1 在演示光电效应的实验中 原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连 用弧光灯照射时 验电器张开了一个角度 如用一带负电的金属属小球与锌板接触 验电器张角变小 说明 A 锌板带正电 指针带负电B 锌板带正电 指针带正电C 锌板带负电 指针带负电D 锌板带负电 指针带正电 B 2 红 橙 黄 绿4种单色光中 光子能量最小的是 A 红光B 橙光C 黄光D 绿光 A 3 用某种单色光照射某种金属表面 发生光电效应 现将该单色光的光强减弱则 A 光电子的最大初动能不变B 光电子的最大初动能减少C 单位时间内产生的光电子数减少D 可能不发生光电效应 AC 4 用爱因斯坦光子说解释光电效应时正确的说法是 A 每个光电子都是吸收一个光子后跑出来的B 光电子克服原子核的引力并从金属内部逸出来所需要的能量等于逸出功C 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D 以上说法都不正确 A 5 06年高考题 已知能使某金属产生光电效应的极限频率为 0 则 A 当用2 0的单色光照射时