15光电效应光的波粒二象性

1、第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版1一一 光电效应实验的规律光电效应实验的规律 1 实验装置及现象实验装置及现象 2 实验规律实验规律 （1）光电流强度与光电流强度与入射光强成正比入射光强成正比.1I2Iim1im2io0UU12II VAKA第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版2（2）截止频率（红限）截止频率（红限）0截止频率与截止频率与材料有关材料有关与与光强无关光强无关. 对某种金属来说，只有入射光的频率对某种金

2、属来说，只有入射光的频率大于某一频率大于某一频率 0时，电子才会从金属表面时，电子才会从金属表面逸出逸出. 0称为称为截止频率截止频率或或红限频率红限频率.第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版3 遏止电势差与入射光频率具有线性关系遏止电势差与入射光频率具有线性关系.（4） 瞬时性瞬时性 使光电流降为零使光电流降为零所外加的反向电势差所外加的反向电势差称为称为遏止电势差遏止电势差 ，对不同的金属对不同的金属， 的的量值不同量值不同.0U0U（3）遏止电势差遏止电势差0U0U0CsZnPtO第十五章第十五章 量

3、子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版4 按经典理论按经典理论, ,电子逸出金属所需的能量，电子逸出金属所需的能量，需要有一定的时间来积累需要有一定的时间来积累, , 与实验结果不符与实验结果不符. 3 经典理论遇到的困难经典理论遇到的困难 红限问题红限问题 瞬时性问题瞬时性问题 按经典理论按经典理论, ,无论何种频率的入射光无论何种频率的入射光, ,只只要强度足够大，就能使电子逸出金属要强度足够大，就能使电子逸出金属. 与实与实验结果不符验结果不符. 第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的

4、波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版5二二 光子光子 爱因斯坦方程爱因斯坦方程1 “光量子光量子”假设假设 光可看成是由光子组成的粒子流，单个光可看成是由光子组成的粒子流，单个光子的能量为光子的能量为 .h 2 爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程Wmh221v 逸出功与逸出功与材料有关材料有关第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版6理论解释理论解释:几种金属逸出功的近似值几种金属逸出功的近似值(eV)钠钠 铝铝 锌锌 铜铜 银银 铂铂2.46 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35

5、 光强越大，光子数越多，单位时间内光强越大，光子数越多，单位时间内0产生光电子数目越多产生光电子数目越多,光电流越大光电流越大. ( ( 时）时）第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版7 遏止电势差遏止电势差 外加外加反向反向的遏止电的遏止电势差势差 恰能阻碍光电恰能阻碍光电子到达阳极子到达阳极, 即即0U2021vmeU VAKA第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版8 爱因斯坦的光子理论圆满地解释了光爱因斯坦的光子理论圆

6、满地解释了光电效应现象电效应现象. 0hW hW0（截止频率）（截止频率） 频率限制频率限制: 只有只有0时才会发生时才会发生 瞬时性：瞬时性：光子射至金属表面，光子射至金属表面， 一个一个h0光子的能量光子的能量 将一次性被一个电子吸收，将一次性被一个电子吸收，若若 ，电子立即逸出，无需时间积累，电子立即逸出，无需时间积累.第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版9WeUh0eWehU03 普朗克常数的测定普朗克常数的测定Wmh221vehU0eUh00U0遏止电势差和入射遏止电势差和入射光频率的关系光频率的

7、关系O第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版10 例例1 一半径为一半径为 的薄圆片，的薄圆片，距光源距光源1.0 m . 光源的功率为光源的功率为1W，发射波长发射波长589 nm的单色光的单色光 . 假定光源向各个方向发射假定光源向各个方向发射的能量是相同的，试计算在单位时间内落在的能量是相同的，试计算在单位时间内落在薄圆片上的光子数薄圆片上的光子数 .m100 . 13解解2623m10)m100 . 1 (S172sJ 105 . 24rSPE第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电

8、效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版11111s 104 . 7hcEhEN172sJ 105 . 24rSPE第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版12光电倍增管光电倍增管放大器放大器接控制机构接控制机构光光光控继电器示意图光控继电器示意图三三 光电效应在近代技术中的应用光电效应在近代技术中的应用光控继电器、自动控制、光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等自动计数、自动报警等.第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性物理学物理学第五版第五版13四四 光的波粒二象性光的波粒二象性20222EcpE 相对论能量和动量关系相对论能量和动量关系hE （2）粒子性：粒子性： （光电效应等）（光电效应等）（1）波动性：光的干涉和衍射波动性：光的干涉和衍射