第一节光电效应光子4

1、第一节第一节 光光 电电 效效 应应类型：新类型：新 课课 型型重点：光电效应的四条规律；光子说及如重点：光电效应的四条规律；光子说及如 何解释光电效应的四条规律。何解释光电效应的四条规律。波动性（惠更斯为代表）波动性（惠更斯为代表）光的电磁说光的电磁说（麦克斯韦）（麦克斯韦）光的电磁说（依据）光的电磁说（依据）电磁波谱电磁波谱按波长大小的顺序按波长大小的顺序发现者发现者产生机理和主要用途产生机理和主要用途粒子性（牛顿为代表）：能解释一些现象；粒子性（牛顿为代表）：能解释一些现象；人类对光的本性的认识的发展史人类对光的本性的认识的发展史光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光子说光子说：（：（实验基

2、础：实验基础：光电效应实验）光电效应实验） 光电效应规律、光子说、光电效应规律、光子说、一、光电效应：一、光电效应：1、有关概念：光电效应：、有关概念：光电效应： 光电子：光电子：2、实验现象：、实验现象：（1）任何金属都有一定的极限频率；要发生任何金属都有一定的极限频率；要发生光电效应，入射光的频率必须大于这一频率光电效应，入射光的频率必须大于这一频率（2）光电子的最大初动能与入射光的强光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率增大而增大；度无关，只随入射光频率增大而增大；（3）光电子的发射几乎是瞬时的；光电子的发射几乎是瞬时的；（4）当入射光频率大于极限频率时，光电当入射光频率大

3、于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。流的强度与入射光的强度成正比。按经典波动理论：按经典波动理论： 光的能量由光的强度有关，而光强度由光的振幅光的能量由光的强度有关，而光强度由光的振幅决定，与频率无关。决定，与频率无关。矛盾：矛盾：一、无论光的频率多大，只要光强度（振幅）足够大一、无论光的频率多大，只要光强度（振幅）足够大或时间足够长，都能使电子获得足够能量产生光电子。或时间足够长，都能使电子获得足够能量产生光电子。这与这与（1）及及（3）矛盾。矛盾。二、光的振幅越大，光的能量就越大，电子获得的能二、光的振幅越大，光的能量就越大，电子获得的能量就越大，即最大初动能也越大。这与量就越

4、大，即最大初动能也越大。这与（2）矛盾。矛盾。三、一束光照到物体上，它的能量分布到大量的原子三、一束光照到物体上，它的能量分布到大量的原子上，怎么可能在极短的时间内把能量集中到一个电子上，怎么可能在极短的时间内把能量集中到一个电子上使它从物体中飞出。这与上使它从物体中飞出。这与（3）矛盾。矛盾。二、光子说二、光子说1、前提（基础）：、前提（基础）： 德国、普朗克德国、普朗克 电磁波的能量不连续的每份为电磁波的能量不连续的每份为h。 h=6.631034JS（普朗克常量）（普朗克常量）2、光子说：（爱因斯坦）、光子说：（爱因斯坦）照射光照射光光电子光电子强度：强度： 决定每秒钟光源发射的光子数决

5、定每秒钟光源发射的光子数频率：频率： 决定着每个光子的能量决定着每个光子的能量 E=h每秒逸出光电子数：决定着光电流强度每秒逸出光电子数：决定着光电流强度光电子逸出后最大初动能（光电子逸出后最大初动能（EK）3、光子说解释光电效应：、光子说解释光电效应：三、光电管三、光电管1、原理：、原理：2、作用：把光信号转化成电信号。、作用：把光信号转化成电信号。几个物理量比较：几个物理量比较：1、光电子与电子、光电子与电子2、光电子最大初动能与初动能、光电子最大初动能与初动能3、光的能量（强度）与光子的能量、光的能量（强度）与光子的能量四、从能量及其转化角度理解光电效应四、从能量及其转化角度理解光电效应

6、：1、极限频率的存在：（说明原因）、极限频率的存在：（说明原因）发生光电效应时，光子要打击出光电子，这是发生光电效应时，光子要打击出光电子，这是发生光电效应的基本着眼点，为把电子从原子发生光电效应的基本着眼点，为把电子从原子核的束缚下解脱出来，就要使电子获得足够的核的束缚下解脱出来，就要使电子获得足够的能量，在数值上至少等于电子在摆脱束缚时克能量，在数值上至少等于电子在摆脱束缚时克服原子核的库仑力等所做的功（称为脱出功或服原子核的库仑力等所做的功（称为脱出功或逸出功）。根据光子能量逸出功）。根据光子能量E=h可知，恰使电可知，恰使电子脱出时对应的光子的频率为子脱出时对应的光子的频率为0，就是极

7、限频，就是极限频率。若率。若 0，则，则E=h h 0，即没有光电子放，即没有光电子放出。也就是不发生光电效应。所以只光的频率出。也就是不发生光电效应。所以只光的频率大于大于h 0时发生光电效应。时发生光电效应。2、光电子的最大初动能、光电子的最大初动能：由于光子和电子都是微观粒子，在光子的能量由于光子和电子都是微观粒子，在光子的能量传递给电子的过程中只能是一个光子对一个电传递给电子的过程中只能是一个光子对一个电子的行为，很难发生两个光子同时打到同一个子的行为，很难发生两个光子同时打到同一个电子上或一前一后打在电子上的事情，从能量电子上或一前一后打在电子上的事情，从能量角度上，一个光子的能量传

8、递给电子后，电子角度上，一个光子的能量传递给电子后，电子摆脱缚要消耗一部分能量，其剩作能量以光电摆脱缚要消耗一部分能量，其剩作能量以光电子的动能形式存在，这样光电子的的最大初动子的动能形式存在，这样光电子的的最大初动能能Ekm=h -W，可见光的频率越大，光子能量，可见光的频率越大，光子能量越大，从光电子的最大初动能越大。越大，从光电子的最大初动能越大。3、单位时间内逸出的光电子数与光强度成正比、单位时间内逸出的光电子数与光强度成正比：发生光电效应时，如果入射光的强度变大，就发生光电效应时，如果入射光的强度变大，就是入射光单位时间内的光能量变大，也就是单是入射光单位时间内的光能量变大，也就是单位时间内的光子数量变大，从而单位时间内打位时间内的光子数量变大，从而单位时间内打出来的光电子数量增多，从统计规律上看，光出来的光电子数量增多，从统计规律上看，光电子数与光子数成一定的比例，因此单位时间电子数与光子数成一定的比例，因此单位时间内的光电子数目与单位时间内入射光的光子数内的光电子数目与单位时间内入射光的光子数目成正比，目成正比，五、波粒二象性：五、波粒二象性：1、光的波动性和粒子性是光在不同条件下的、光的波动性和粒子性是光在不同条件下的不同表现：不同表现：（1）从数量上看：少量光子的运动表现出）从数量上看：少量光子的运动表现出粒子性；大量光子的运动表现出波动性。粒子