大学物理(下)课件:15-2光电效应_第1页
大学物理(下)课件:15-2光电效应_第2页
大学物理(下)课件:15-2光电效应_第3页
大学物理(下)课件:15-2光电效应_第4页
大学物理(下)课件:15-2光电效应_第5页
已阅读5页,还剩18页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、15-2 光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性1VA阳极阳极阴极阴极紫外线紫外线光电效应光电效应 光照射下,电子从金属表面逸出(光电子)的现象 金属板释放的电子称为光电子光电子,光电子在电场作用下在回路中形成光电流。实验实验规律规律结论结论1:单位单位时间内从阴极时间内从阴极逸出的逸出的光电子数光电子数与入射光与入射光强成正比强成正比.加速电压;加速电压;i光电流强度光电流强度;im饱和电流强度;饱和电流强度;I入射光强度入射光强度. .1I2Iim1im2io0UU12II ( (1)1)饱和电流饱和电流 实验表明: 在一定强度的单色光照射下,光电流随加速电势差的增加而增大,但当加

2、速电势差增加到一定量值时,光电流达饱和值 ,如果增加光的强度,相应的饱和值也增大。(2 2)遏止电势差遏止电势差 如果使负的电势差足够大,从而使由金属板表面释放出的具有最大速度的电子也不能到达阳极时,光电流便降为零,此外加电势差的绝对值 叫遏止电势差。0U0221eUmvm 实验表明:实验表明:遏止电势差与光强度无关。 结论结论2 2:光电子从金属表面逸出时具有一定光电子从金属表面逸出时具有一定的动能,的动能,最大初动能与入射光的强度无关。最大初动能与入射光的强度无关。实验实验规律规律1I2Iim1im2io0UU12II 0kmaxeUE)(00 KU遏止电势差与频率的关系)(0(3)截止频

3、率)截止频率(又称红限) 实验表明:当光频率小于某最小值 时,无光电子逸出。遏止电势差 和入射光的频率之间具有线性关系。0U0K 是图线的斜率,是图线在横轴上的截距00U0sCnZtPO实验实验规律规律 称为光电效应的红限(截止频率)0002)(21ekeKeKmvm 即最大初动能随入射光的频率线性地增加 实验实验规律规律 结论 3 :光电子从金属表面逸出时的最大初动能与入射光的频率成线性关系。当入射光的频率小于 时,不管照射光的强度多大,不会产生光电效应。00221eUmvm)(00 KU(4)弛豫时间 实验表明,从入射光开始照射直到金属释放出电子,无论光的强度如何,这段时间很短,不超过 。

4、s910实验实验规律规律8经典物理与实验规律的矛盾经典物理与实验规律的矛盾 电子在电磁波作用下作受迫振动,直到获得足够能量(与 光强 I 有关) 逸出,不应存在红限 0 。 当光强很小时,电子要逸出,必须经较长时间的能量积累。 只有光的频率 0 时,电子才会逸出。 逸出光电子的多少取决于光强 I 。 光电子即时发射,滞后时间不超过 109 秒。总结总结 光电子最大初动能和光频率 成线性关系。 光电子最大初动能取决于光强,和光的频率 无关。9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h 光光可看成是由光子组成的粒子可看成是由光子组成的粒子流,单个光子的能量为流,单个光子的能量

5、为 .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爱因斯坦方程爱因斯坦方程212hmwv截止频率(红限)截止频率(红限)00wh2102mv遏止电势差遏止电势差 与与 呈线性关系呈线性关系0U2012meUv0eUhw爱因斯坦对光电效应的解释:11 光强越大,光子数越多,单位时间内0产生光电子数目越多,光电流越大. ( 时) 瞬时性:光子射至金属表面, 一个h0光子的能量 将一次性被一个电子吸收,若 ,电

6、子立即逸出,无需时间积累.由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。爱因斯坦对光电效应的解释:12WeUh0eWehU0普普朗克常数的测定朗克常数的测定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关系O13 美国物理学家密立根,花了十年时间做了“光电效应”实验,结果在1916年证实了爱因斯坦方程,h =6.5710-34 焦耳秒的值与理论值很一致,又一次证明了“光量子”理论的正确。并于1923年的获得诺贝尔物理学奖.解解 : (1) W=4.2ev (1ev =1.61019J)U0=2VWhcWhmvm

7、 221ev02J1023319. (2)hW0 (3)例例1 从铝中移出一个电子需要4.2ev的能量,今有=2000 的光照射到铝表面.试问: (1) 发射的光电子最大动能为多少? (2)截止电势差为多少? (3)Al的截止波长0为多少? =hc/W=2.96107m=29600 2021vmeU 例例2:铂的逸出功为6.3eV,求铂的截止频率0 。解:解:hW=0J106 . 1=eV11934190106 . 6106 . 13 . 6=Hz106 . 9=14例3:钾的截止频率0 =4.621014Hz,以波长=435.8nm的光照射,求钾放出光电子的初速度。解:解:WEk+=002+

8、21=hmvh02cmhvem/s149831341062.4108 .4351031011.9106 .6251072.517 例4 一半径为 的薄圆片,距光源1.0 m . 光源的功率为1W,发射波长589 nm的单色光 . 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薄圆片上的光子数 .m100 . 13解解26232m10)m100 . 1 ( rS172sJ 105 . 24rSPE单位时间内落在圆片上的能量为:111s 104 . 7hcEhEN例 波长l =4.010-7m 的单色光照射到金属铯 上,求铯所释放的光电子最大初速度。Whmvm221利用关系0hWc代

9、入已知数据m/s1050.65mv解:解:铯原子红限频率 = 4.81014 Hz,据爱因斯坦光电效应方程,光电子最大初动能:00221hhcmvm例 在光电效应实验中,测得金属得截止电压和入射光的频率对应数据如下)(VUa)10(14Hz541. 0637. 0714. 0809. 0878. 0644. 5303. 6888. 5098. 6501. 6用作图法求:1.该金 属光电效应的红线频率 2.普朗克常量SCVUaZH1410/0 . 40 . 50 . 60 .05 .00 .1Hz14010267. 4. 1由图读出2.由图求得直线的斜率)(1091. 35sVK)(1026.

10、634sJeKh20光电效应光电效应在近代技术中的应用在近代技术中的应用光电成像器件能将可见或不可见的辐射图像转换或增强成为可观察记录、传输、储存的图像。红外变像管红外变像管红外辐射图像红外辐射图像可见光图像可见光图像像 增 强 器像 增 强 器微弱光学图像微弱光学图像 高亮度可见光学图像高亮度可见光学图像光电倍增管光电倍增管测量波长在测量波长在 2001200 nm 极微弱光的功率极微弱光的功率21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.22 可对微弱光信号进行放大,可可对微弱光信号进行放大,可使光电流放大使光电流放大105 108 倍,灵敏度倍,灵敏度高,用在工程、天文、科研、军事高,用在工程、天

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论