光电效应课件（苍柏书屋）

1、17.2科学的转折：光的粒子性1青苗C学班用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），则发现验电 器张角增大，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。说明锌板带正电。一、光电效应现象一、光电效应现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电2青苗C学班用弧光灯照射擦得很亮的锌板，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与注意用导线与不带电的验电器相连），不带电的验电器相连），使验电使验电 器张开一定角器张开一定角度，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则度，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。验电器的指针张角会变大。表明锌板在射线照

2、射下失去电子而带正电表明锌板在射线照射下失去电子而带正电3青苗C学班 当光线（包括不可见光）照射在金当光线（包括不可见光）照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为称为光电效应光电效应。逸出的电子称为逸出的电子称为光电光电子子。光电子定向移动形成的电流叫光电子定向移动形成的电流叫光电流光电流 4青苗C学班： 5青苗C学班光照不变，增大光照不变，增大UAK，G表中电流表中电流达到某一值后不再增大，即达到达到某一值后不再增大，即达到饱和值。饱和值。因为光照条件一定时，因为光照条件一定时，K发射的发射的电子数目一定。电子数目一定。实验表明：实验表明：入射光越强，

3、饱和电流越大，单位时间内发射的入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。光电子数越多。VGAK阳极阳极阴极阴极6青苗C学班：使光电流减小到零的最小反向：使光电流减小到零的最小反向电压电压v加反向电压，如右图所示：加反向电压，如右图所示：光电子所受电场力方向与光电子光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运速度方向相反，光电子作减速运动。若动。若c221eUvmcecv速率最大的是U=0时，时，I0， 因为电子有初速度因为电子有初速度则则I=0，式中，式中UC为为遏止电压遏止电压(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率a.存在存在遏止电压遏止电压EEUFKA

4、7青苗C学班UaOU光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流IIs黄光（黄光（ 强）强）黄光（黄光（ 弱）弱）兰光兰光Ub(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率VGAK阳极阳极阴极阴极（强）（强）8青苗C学班实验表明实验表明: 改变时，改变时，(2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率c221eUvmcea.存在存在遏止电压遏止电压VGAK阳极阳极阴极阴极9青苗C学班经研究后发现：经研究后发现：b.存在存在截止频率截止频率 (2)存在存在遏止电压和截止频率遏止电压和截止频率AKGV阳阳极极阴阴极极10青苗C学班实验结果：即使入射光的强度实验结

5、果：即使入射光的强度非常微弱，非常微弱，电流电流表指针也几乎是随着入射光照表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。射就立即偏转。更精确的研究推知，光电子发更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过射所经过的时间不超过10109 9 秒秒（这个现象一般称作（这个现象一般称作“光电子光电子的瞬时发射的瞬时发射”）。）。光电效应在极短的时间内完成 (3)具有瞬时性具有瞬时性VGAK阳极阳极阴极阴极11青苗C学班 以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。以无法用经典的波动理论来解释光电效应。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做

6、这种金属的逸出功逸出功。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压压UC应与光的强弱有关。应与光的强弱有关。不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于这个

7、时间远远大于10 S。-9实验表明实验表明:对于一定颜色对于一定颜色(频率频率)的光的光, 无论光的强弱如何无论光的强弱如何,遏止电压是一样的遏止电压是一样的.温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。脱出来，必须克服这个引力做功。12青苗C学班光本身就是由一个个不可分光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为割的能量子组成的，频率为的光的能量子为的光的能量子为h。这些能。这些能量子后来被称为量子后来被称为光子光子。爱因斯坦的光子说爱因斯坦的

8、光子说hE 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：了启发，他提出：13青苗C学班2.爱因斯坦的光电效应方程爱因斯坦的光电效应方程：0WEhk0WhEk或光电子最大初动能光电子最大初动能 金属的逸出功金属的逸出功 W0221cekvmE 一个电子吸收一个光子的能量一个电子吸收一个光子的能量h后，一部分能后，一部分能量用来克服金属的逸出功量用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸，剩下的表现为逸出后电子的初动能出后电子的初动能Ek，即：，即：14青苗C学班3.3.光子说对光电效应的解释光子说对光电效应的解释爱因斯坦方程表明，光电子的初动能爱因斯坦方程表明，光电

9、子的初动能E Ek k与与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当有当hh 时，才有光电子逸出，时，才有光电子逸出， 就是就是光电效应的截止频率。光电效应的截止频率。hWc0电子一次性吸收光子的全部能量，不需要电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。生的。光强较大时，包含的光子数较多，照射金光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。属时产生的光电子多，因而饱和电流大。15青苗C学班由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电由于爱因斯坦提出的光子假说

10、成功地说明了光电效应的实验规律效应的实验规律, ,荣获荣获19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。 爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。波动理论。 美国物理学家密立根，花了十年时间做了美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效光电效应应”实验，结果在实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，年证实了爱因斯坦方程，h 的的值与理论值完全一致，又一次证明了值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子光量子”理论理论的正确。的正确。16青苗C学

11、班爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效光电效应应的理论解释和对的理论解释和对理论理论物理学物理学的贡献的贡献获得获得1921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖密立根由于密立根由于研究基本电荷和研究基本电荷和光电效应光电效应，特别是通过著名，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最的油滴实验，证明电荷有最小单位。小单位。获得获得19231923年诺贝年诺贝尔物理学奖尔物理学奖。17青苗C学班放大器放大器控制机构控制机构K1K2K3K4K5KA。18青苗C学班应 用 光电管光电源电流计IAK19青苗C学班光的粒子性光的粒子性一、光电效应的基本规律一、光电效应的基本规律1.光电效应现象光电效应现象2.光电效应实验规律光电效应实验规律 20青苗C学班1.1.在演示光电效应的实验中，原来不带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，用弧电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，一个角度，如图所示，这时这时( )( )A.A.锌板带正电，指针带负电锌板带正电，指针带负电B.B.锌板带正电，指针带正电锌板带正电，指针带正电C.C.锌板带负电，指针带正电锌板带负电，指针带正电D.D.锌板带负电，指针带负电锌板带负电，指针带负电B练习练习21青苗C学班2.2.一束黄光照射某金属表面时，不能