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* 光电效应 光子 第二节 光的粒子性(2课时) 第1课时 问题1：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？ 19世纪初，托马斯.杨、菲涅尔、马吕斯等分别观察到了光的干涉、衍射和偏振。19世纪60年代，麦克斯韦提出电磁场理论，19世纪80年代赫兹用实验验证了这一理论，光的波动说取得了胜利。 同时赫兹还发现了用光的波动说无法解释的 现象——光电效应。 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），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒（带正电）去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。 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 定义： 照射到金属表面的光(包括不可见光) ，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象叫做光电效应。 发射出来的电子叫做光电子 若锌板先带上负电，再用紫外线灯照射锌板， 会怎样？（课本p30） 问： 光线经石英窗照在阴极上时有电子逸出----光电子。 光电子在电场作用下形成光电流。 二、光电效应实验及规律 阳极 阴极 光电效应实质：光现象 电现象 转化为 加电压 正向：电子加速，电场力做正功。 反向：电子减速，电场力做负功。 实验规律： 阳极 阴极 I I s Uc O U 光 强 较 强 光 强 较 弱 遏 止 电 压 饱 和 电 流 光电流与电压关系 饱和电流 入射光颜色（频率）不变，当 A 加正向电压，电流增加，到一定值时单位时间内发射的所有光电子都被阳极A吸收，即使电压再增，电流也不会增大，光电流达到饱和。 （入射光强度 n：光子数）（一个光子的能量只能给一个光电子） 对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多， 饱和光电流越大。 当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功（w=qu）,电子减速，当电压达到某一值 Uc 时，速度最大的光电子达不到阳极A，此时光电流恰为0。 Uc称遏止电压。 2.遏止电压 I I s Uc O U 光 强 较 强 光 强 较 弱 遏 止 电 压 饱 和 电 流 光电流与电压关系 阳极 阴极 对于一定颜色（频率）的光,无论光强如何Uc相同；频率改变，遏止电压变。 光电子的能量只与光入射的频率有关，与入射光强弱无关。 3.截止频率?c ----极限频率 Uc O 阳极 阴极 用不同频率的光去照射阴极K时， 实验结果表明：频率越高，Uc越大，并且频率与Uc呈线性关系。 当入射光频率? ?c 时，电子才能逸出金属表面； 当入射光频率? ?c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。 称为截止频率（或极限频率）。不同金属的截止频率不同。 4.瞬时性 光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需时间 t10-9s。 二、爱因斯坦的光量子假设 1.内容 光不仅在发射和吸收时以能量为h?的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为? 的光是由大量能量为 ? =h? 能量子组成的粒子流，这些能量子沿光的传播方向以光速 c 运动。这些能量子称为光子。 在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量守恒可得出： 2.爱因斯坦光电效应方程 初动能及反向截止电压与? 成正比，而与光强无关。 4.光电效应的解释 3.光电效应方程 W0：某种金属中的不同电子，脱离这种金属所需要的功不一样， 使电子逸出金属表面所作功的最小值，称为逸出功； Ek:为光电子的最大初动能； ：为入射光频率 (1)由 得 O -W0 Ekm b:当入射光频率? ?0 时，电子才能逸出金属表