-光电效应精品课件

1、-光电效应第1页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六结论1：单位时间内,受光照的金属板释放出来的电子数和入射光的强度成正比。(1)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 也增大。光强较弱光强较强光电效应的伏安特性曲线第2页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六（2）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。 实验表明：遏止电势差与光强

2、度无关。 结论2：光电子从金属表面逸出时具有一定的动能，最大初动能与入射光的强度无关。第3页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六（3）遏止频率（又称红限） 实验表明：遏止电 势差 和入射光的频率之间具有线性关系。遏止电势差与频率的关系第4页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六 为不随金属性质不同而改变的普适恒量 即最大初动能随入射光的频率线性地增加，要使光所照射的金属释放电子，入射光的频率必须满足： 称为光电效应的红限（遏止频率） 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

3、电效应。第5页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六（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 。思考 用频率为1的单色光照射某种金属时，测得饱和电流为I1，以频率为2的单色光照射该金属时，测得饱和电流为I2，若I112，则第6页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六 按照光的波动说,光电子的初动能应决定于入 射光的光强，即决定于光的振幅而不决定于 光的频率。2.光的波动说的缺陷 无法解释红限的存在。 无法解释光电效应的产生几乎无须时间的积累。第7页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星

4、期六3.爱因斯坦的光子理论 爱因斯坦从普朗克的能量子假设中得到启发,他假定光在空间传播时,也具有粒子性,想象一束光是一束以 运动的粒子流,这些粒子称为光量子,现在称为光子,每一光子的能量为 ,光的能流密度决定于单位时间内通过该单位面积的光子数。 根据光子理论,光电效应可解释如下:当金属中一个自由电子从入射光中吸收一个光子后,就获得能量 ,如果 大于电子从金属表面逸出时所需的逸出功 ,这个电子就从金属中逸出。第8页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦对光电效应的解释：光强大，光子数多，释放的光电子也多， 所以光电流也大。 电子只要吸收一个光子就可以

5、从金属表面 逸出，所以无须时间的累积。爱因斯坦第9页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六 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。 从光电效应方程中，当初动能为零时，可 得到红限频率. 从方程可以看出光电子初动能和照射光的 频率成线性关系。第10页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六即第11页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六4.光的波-粒二象性 光不仅具有波动性，还具有粒子性。这种双重性称为波-粒二象性。2、光子的质量3、光子的动量1、光子的能量密立根1916年的实验，证实了光子论的

6、正确性，并求得h=6.5710-34 焦耳秒。光的波动性（ ） 和粒子性（p）是通过普朗克常数联系在一起的。第12页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六思考：1、已知一单色光照射到一金属表面产生了光电效应，若此金属的逸出电势是U0(使电子从金属逸出需作功eU0)，则此单色光的波长必须满足2、用单色光照射某一金属产生光电效应，如果入射光的波长从1减到2，遏止电压改变多少？数值加大还是减小？第13页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六例18-3 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。利用关系代入已知数据解：铯原子红

7、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：第14页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六光电管5.光电效应的应用光电倍增管第15页，共17页，2022年，5月20日，23点13分，星期六解：(1) 按照经典电磁理论,照射到离光源d处的圆面积内 的功率是例题 18-4 设有一功率P=1W的点光源,d=3m处有一钾薄片.假定钾薄片中的电子可以在半径r=0.510-10m的圆面积范围内收集能量,已知钾的逸出功为a=1.8eV,(1)按照经典电磁理论,计算电子从照射到逸出需要多长时间;(2)如果光源发出波长为 的单色光,根据光子理论,求每单位时间打到钾片单位面积上有多少光子. 假定这些能量全部被电子所吸收,那么可以计算出光开始 照射到电子