[2018年必威体育精装版整理]16-2光电效应光的波粒二相性.pptVIP

物理学 第五版 16-2 光电效应 一 光电效应实验的规律 V A （1）实验装置 光照射至金属表面, 电子从金属表面逸出, 称其为光电子.回路中形成电流称光电流。 （2）实验规律 截止频率（红限） 几种纯金属的截止频率 仅当 才发生光电效应，截止频率与材料有关与光强无关 . 金属 截止频率 4.545 5.50 8.065 11.53 铯 钠 锌 铱 铂 19.29 电流饱和值 （光强） 即：单位时间内从阴极逸出的光电子数与入射光的强度成正比。 存在遏止电压 遏止电势差与入射光频率具有线性关系 不同材料遏止电压不同 遏止电压 与光强无关 瞬时性 当光照射到金属表面上时，几乎立即就有光电子逸出 实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光 电子出现只需要 的时间。 按经典理论，电子逸出金属所需的能量，需要有 一定的时间来积累，一直积累到足以使电子逸出金属 表面为止.与实验结果不符 . （3）经典理论遇到的困难 红限问题 瞬时性问题 按经典理论,无论何种频率的入射光,只要其强度 足够大，就能使电子具有足够的能量逸出金属 .与实 验结果不符. 二 光子 爱因斯坦方程 金属中的自由电子吸收一个光子能量h?以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功W ，一部分转化为光电子的动能。 （1）爱因斯坦光子假说：光是以光速 c 运动的微粒流，称为光量子（光子），光子的能量 ，（光的强度为： ，N为单位时间通过单位面积的光子数）。 （2） 解释实验 爱因斯坦方程 逸出功与材料有关 爱因斯坦方程 产生光电效应的条件 （截止频率） 电流饱和值与光强成正比 光强越大，光子数目越多，即单位时间内产生光电 子数目越多，电流饱和值越大. 瞬时性: 光子射至金属表面，一个光子携带的能量 将一 次性被一个电子吸收，若 ，电子立即逸出，无需时间积累. 截止频率（红限） 遏止电压 爱因斯坦方程 逸出功与材料有关 Ek 与入射光频率具有线性关系，与光强无关。 对比 得 遏止电势差和入射光频率的关系 （3） 的测定 光电子动能和入射光频率的关系 讨论 遏止电势差和入射光频率的关系 A.爱因斯坦 对现物理方面的贡献，特别是阐明光电效应的定律 1921诺贝尔物理学奖 例1 根据图示确定以下各量 1、钠的红限频率 2、普朗克常数 3、钠的逸出功 解：1、从图中得出 钠的截止电压与 入射光频关系 及 2、由 从图中得出 钠的截止电压与 入射光频关系 普朗克常数 钠的逸出功 钠的截止电压与 入射光频关系 1. 用频率为v1的单色光照射某种金属时，测得饱和电流为 ，以频率为v2的单色光（光强不变）照射该金属时，测得饱和电流为 ，若 ，则 (A) v1 v2 ． (B) v1 v2 ． (C) v1 = v2 ． (D)不能确定. 2.一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流的曲线如图中实线所示．然后在光强度不变的条件下增大照射光的频率，测出其光电流的曲线如图中虚线所示．满足题意的图是： 3. 光电效应中发射的光电子最大初动能随入射光频率v 的变化关系如图所示．由图中的[ ]，可以直接求出普朗克常量． (A) OQ (B) OP (C) OP/OQ (D) QS/OS 4. 在光电效应实验中，测得某金属的遏止电压|Ua|与入射光频率的关系曲线如图所示，由此可知该金属的红限频率=___________Hz；逸出功 =___________eV． 三 光电效应在近代技术中的应用 光控继电器、自动控制、 自动计数、自动报警等. 光电倍增管 放大器 接控件机构 光 光控继电器示意图 四 光子的能量、质量和动量 由于光子速度恒为c，所以光子的“静止质量”为零. 光子的动量： 光子能量: 五 光的波粒二象性 （2）粒子性： （光电效应等） （1）波动性： 光的干涉和衍射 表示粒子特性的物理量 波长、频率是表示波动性的物理量 表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性