光电效应及其解释高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

5.1光电效应及其解释普朗克的能量子说:

带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份地辐射或吸收的，每一份叫做一个能量子，每一个能量子的能量

ε=hνh为普朗克常量：h=6.626×10-34J·s光的本质是什么？重新提出“光的粒子性”

光是电磁波，它能很好地解释光的干涉、衍射等现象，但是，光的波动说并不能成功地说明光的所有现象。早在1887年赫兹在做电磁的实验时，就偶然发现了一个后来被称作光电效应的现象，这个现象使光的波动说遇到了无法克服的困难.赫兹让带负电的锌板与验电器相连，验电器指针张开，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器指针闭合，这个现象说明什么？表明锌板在射线照射下失去了电子一.光电效应现象光电子定向移动形成的电流叫光电流。当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。光电效应：二.光电效应的实验1.研究目的：光电效应中电子发射情况

与照射光的强弱、光的颜色（频率）

等物理量之间的关系。2.装置介绍：①阴极K：发射光电子，阳极A：接收光电子，形成光电流。②微安表：测量光电流大小③电压表：测量K、A间电压④滑动变阻器：改变电源加在K、A电压3.电源操作：①A接电源正级：正向电压，光电子向A级加速运动，光电流更大，实验效果更明显。②A接电源负级：反向电压，光电子向A级减速运动。遏制光电流。4.实验规律：（1）任何一种金属都有一个极限频率与金属自身性质有关！发生光电效应条件：入射光V>Vc（2）存在饱和电流正向电压U增加，光电流增大，但有一定的饱和值（因为单位时间发射的光电子数目有限）与光强度有关！4.实验规律：（3）存在截止电压Uc（遏止电压）

反向电压为Uc时，恰好减速阻止所有光电子到达A板。设光电子逸出最大初速度为由图可知和UC与光的频率有关，与光强无关！（4）光电效应具有瞬时性4.实验规律：光电效应的解释中的疑难按照光的电磁理论，应得出以下结论：①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；②光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关；③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，这个时间远远大于10-9S。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。二.爱因斯坦的光电效应理论以普朗克量子假说为基础假定电磁波本身的能量也是不连续的光本身是由一个个不可分割的能量子（光子）组成的一个光子能量是1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)三.爱因斯坦的光电效应方程在空间传播的光不是连续的而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比。即:E＝hν，ν表示光的频率，h叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳秒2.光电效应方程①逸出功：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的引力所做功.②光电效应方程：hν＝W+Ek3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释(1)解释极限频率：图像横截距表示极限频率(2)解释饱和电流：对于同种频率的光，光

较强时，单位时间内照射到金属表面的

光子数较多，因而饱和电流较大。有光电子射出时(3)解释遏止电压和最大初动能：和UC

与光的频率成正相关，与光强无关！还与金属逸出功有关。(4)遏止电压Uc与光的频率和逸出功W的关系三、康普顿效应光的波动理论认为，散射光频率应等于入射光频率。入射波长与散射波长应相等。美国物理学家康普顿研究了X射线通过石墨等较轻物质产生的散射现象，发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分，这种现象称为康普顿效应。康普顿提效应进一步说明光具有粒子性四.光的波粒二象性1.光的波动性：干