高中物理光电效应-光子2课件人教版第三册

1、光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置光电效应实验装置OOOOOOVGAKBOOm 一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律Is饱饱和和电电流流光光 强强 较较 强强IUaOU光光 强强 较较 弱弱遏遏止止电电压压 2 . 光电子初动能和入射光频率的关系光电子初动能和入射光频率的关系 结论：结论： 实验指出：饱和光电流和入射光光强成正比。实验指出：饱和光电流和入射光光强成正比。当反向电压加至当反向电压加至 时光电流为零，称时光电流为零，称 为为遏止电压遏止电压。aUaU遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：)1(212 aeUm和

2、金属有关的恒量和金属有关的恒量Uo和金属无关的普适恒量和金属无关的普适恒量k实验指出：遏止电压和入射光频率有线性关系，即：实验指出：遏止电压和入射光频率有线性关系，即：)2(0 UUaoUao0U 遏止电压与入射光频率的实验曲线遏止电压与入射光频率的实验曲线)1(212 aeUm)2(0 UUa0221eUem 结论：结论：光电子初动能和入射光频率成正比，光电子初动能和入射光频率成正比， 与入射光光强无关。与入射光光强无关。3、存在截止频率（红限）、存在截止频率（红限）0 结论结论：光电效应的产生几乎无需时间的累积：光电效应的产生几乎无需时间的累积kU00 因为初动能大于零，因而产生光电效应的

3、条件是：因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：kU00 称为红限（称为红限（截止频率截止频率）实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光电子出现只需要电子出现只需要 的时间。的时间。s910 几种金属的红限及逸出功几种金属的红限及逸出功钯 Pd金 Au汞 Hg钛 Ti铯 Cs12.111.610.99.924802580275030365201.94.14.54.85.0金金 属属红红 限限逸逸 出出 功功(Hz)(A)c04.8=0（eV)+10140 1. 按经典理论光电子的初动能应决定于按经典理论光电子的初动能应决定于 入射光的光强，而不决定于

4、光的频率。入射光的光强，而不决定于光的频率。 二、经典电磁波理论的缺陷二、经典电磁波理论的缺陷3. 无法解释光电效应的产生几乎无须无法解释光电效应的产生几乎无须 时间的积累。时间的积累。2. 无法解释红限的存在。无法解释红限的存在。三、三、 爱因斯坦方程爱因斯坦方程 光量子（光子）光量子（光子）爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程Amh 221 爱因斯坦光子假说爱因斯坦光子假说：一束光是以光速一束光是以光速 C 运动的运动的粒粒子（称为光子）流，子（称为光子）流， h光子的能量为：光子的能量为：一一部分转化为光电子的动能，即：部分转化为光电子的动能，即： h 金属中的自由电子吸收一个光子能

5、量金属中的自由电子吸收一个光子能量以后，以后， 一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功出功A ，3. 从方程可以看出光电子初动能和照射光的从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率频率 成线性关系。成线性关系。 爱因斯坦对光电效应的解释：爱因斯坦对光电效应的解释：2. 2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出， 所以无须时间的累积。所以无须时间的累积。1. 1. 光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以 光电流也大。光电流也大。4.4.从光电效应方程中，当初动能为零时，可

6、得到从光电效应方程中，当初动能为零时，可得到 红限频率：红限频率：Amh 221hA 0因为：因为：由于光子速度恒为由于光子速度恒为C，所以光子的，所以光子的“静止质量静止质量”为为零零.光子质量光子质量:22chcm 2201cmm 光子的动量：光子的动量：chmcp h光子能量光子能量: h四、光的波粒二象性四、光的波粒二象性 光子的能量光子的能量 质量质量 ，动量，动量 是表示粒子特性的是表示粒子特性的物理量，物理量， mp而波长而波长 ，频率，频率 则是表示波动性的物理量，则是表示波动性的物理量， 这就表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性，这就表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子

7、性，即具有波粒二象性。即具有波粒二象性。 h hp2chm A.爱因斯坦爱因斯坦 对现物理方面对现物理方面的贡献，特别的贡献，特别是阐明光电效是阐明光电效应的定律应的定律在铝中移出一个电子需要在铝中移出一个电子需要4.2eV的能量，波长为的能量，波长为200nm的光射到其表面，求：的光射到其表面，求：1、光电子的最大动能、光电子的最大动能2、遏制电压、遏制电压3、铝的截至波长、铝的截至波长解：解：eVWhcEk2 AkeVhc 4 .12AWhc29600 VeEVka2 例例 根据图示确定以下各量根据图示确定以下各量1、钠的红限频率、钠的红限频率2、普朗克常数、普朗克常数3、钠的溢出功、钠的

8、溢出功解：由爱因斯坦方程解：由爱因斯坦方程Amh 221其中其中aeVm 221 遏制电压与入射光频关遏制电压与入射光频关系系AheVa )(VVaO)10(14Hz 20. 21065. 00 . 6钠的遏制电压与钠的遏制电压与入射光频关系入射光频关系39. 4AheVa 从图中得出从图中得出Hz141039. 4 hddVea 从图中得出从图中得出sVbcabddVa 151087. 3 )(VVaO)10(14Hz 20. 21065. 039. 4钠的遏制电压与钠的遏制电压与入射光频关系入射光频关系abc0 . 6sJddVeha 34102 . 6 JhA191072. 2 )(VVaO)10(14Hz 20. 21065. 039. 4钠的遏制电压与钠的遏制电压与入射光频关系入射光频关系abc0 . 6普朗克常数普朗克