光电效应总结

1、【光电效应的4个基本实验是什么金属及其化合物在光照射下发射电子，这个现象称为光电效应（photoelectric effect）；从金属表面逸出的电子称为光电子（photoelectron），光电子运动形成 光电流（photocurrent）.光电效应是指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.发射出来的电子叫做光电子.光波长小于某一临界值时方能 发射电子，即极限频率和极限波长.临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取 决于光的波长而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释.光电效应是自然事 实，是光与电之间的一种相互作用、是光与物质（金属）之间的相互作用、是光与 物质的

2、核外电子之间的相互作用.在光电效应实验中，每种金属都存在一个极限频 率，当入射光的频率低于极限频率时，不管入射光多强，都不会有光电子逸出；只 有当入射光的频率高于极限频率时，金属才会发射光电子，产生光电效应.光电效 应在近代物理的量子论中起着很重要的作用，其在证实光的量子性方面有着重要的 地位，光电效应的规律在现代科技及生产领域也有广泛的应用，如利用光电效应制 成的光电器件广泛地应用于光电检测、光电控制、电视录像、信息采集与处理等多 项现代技术中.普朗克常数是近代物理中一个很重要的常数，它可以用光电效应实 验方法来测定.通过本实验可以加深对量子论的理解.自1887年赫兹意外发现光电 效应后，一

3、些人陆续对此现象进行了研究，并总结出了四条基本规律.但这些规律 无法用电磁学理论解释.1905年爱因斯坦大胆地引用普朗克关于光辐射能量量子化 的概念，提出光量子概念，从而成功解释了光电效应的现象.爱因斯坦认为，从一 点发出的光，不是以连续形式把能量传播到空间，而是以为能量单位一份一份地向 外辐射.叫作光子.此后约十年，密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光 电效应方程，并测定了普朗克常数.如下图所示，当频率为的光束照射在光电管的 阴极K上时，能量为的光子与金属表面的自由电子作用，把能量全部交给这个电 子，电子脱离金属表面从而产生光电效应.如果金属K的逸出功为Ws，电子离开金 属表面后的初

4、动能为E，则有：此式即为爱因斯坦光电效应方。光电效应实验有哪些现象，分别导出哪些结论现象是连接在电路中的灵敏电流计指针发生偏转，由此可得结论是1、每一种金属 在产生光电效应是都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于 某一临界值.相应的波长被称做极限波长（或称红限波长）.当入射光的频率低于极 限频率时，无论多强的光都无光电子逸出.2、光电效应中产生的光电子的速度与光 的频率有关，而与光强无关.3、光电效应的瞬时性.实验发现，只要光的频率高于 金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，响应时间不超 过十的负九次方秒（1ns）.光电效应4、入射光的强度只影响光电流的

5、强弱，即只 影响在单位时间内由单位面积是逸出的光电子数目.。总结光电效应的基本规律每一种金属在产生光电效应是都存在一极限频率（或称截止频率）即照射光的频 率不能低于某一临界值相应e69da5e887aae79fa5e9819331333431373332的波 长被称做极限波长（或称红限波长）当入射光的频率低于极限频率时无论多强的 光都无法使电子逸出2.光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关而与光强 无关3.光电效应的瞬时性实验发现只要光的频率高于金属的极限频率光的亮度无 论强弱光子的产都几乎是瞬时的即几乎在照到金属时立即产生光电流响应时间不 超过的负九次方秒4入射光的强度只影响光电流的强弱

6、即只影响在单位时间内由 单位面积是逸出的光电子数目在光颜色不变的情况下入射光越强饱和电流越大即 一定颜色的光入射光越强一定时间内发射的电子数目越多光电发射的基本定倬与 光电导和光伏特效应的本质区别光电效应分为外光电效应和内光电效应内光电效 应则又包含了光电导效应和光伏效应人们通常理解的光电效应即是外光电效应其 定义是金属在紫外或者可见光等的照射下发射光电子可以理解为光生电子光电导 效应和光伏效应是物质（主要是半导体）在紫外或者可见光等的照射下激发电子 产生电子空穴等但是电子并不逸出这导致物质的电导率发生变化或者物质内部产 生电势差可以理解为光生电。迫切希望提供物理光电效应以后的知识点总结什么是

7、光电效应，它是使用什么样的装置发现的，又是使用什么样的装置研究的。 什么是饱和电流、截止电压，有什么作用？光电效应的四条规律是什么？你会在做 题中使用吗？经典波动理论为什么解释不了，爱因斯坦的光子理论又是如何解释的。 你会利用光电效应方程解释以及求解极限频率、最大初动能吗？你会连接简单的光 电管自动控制电路吗？光强与哪些因素有关？相同强度的紫光、红光照射同一金属 发生光电效应时有何区别？你理解最大初动能和频率之间的函数图象吗？在光子计算中，你能计算出点光源模型中，相距光源一定距离放置的面上得到的 光子数吗？在线光源模型中，你会计算单位长度上的光子数吗？什么是光的波粒二象性，如何理解？只有电磁波

8、才具有波粒二象性吗？什么是物 质波，谁提 7a686964616fe59b9ee7ad9431333234303635 出的？物质波的波长 如何计算？原子物理谁发现了电子，有什么样的重要意义？接下来他提出的原子结构模型是什么样的？a粒子散射实验是谁、为了什么目的、使用什么样的装置做的？期望得到什么结 果？实际的现象是什么？由此得出什么样的结论，该实验有何重大意义？什么是光谱，光谱如何分类，分别是由谁产生的，哪些光谱可以用作光谱分析， 用什么仪器观察光谱，它的大致构造怎样？原子的核式结构遇到了哪两个困难？是谁提出了什么理论解决了这两个难题？他 否定了经典理论还是否定了核式结构学说？理论的内容是什

9、么？你能根据题目条件确定核外电子的动能、势能、总能量、周期、半径等的大小及 变化吗？什么是eV，它与焦耳如何转换？在解题中一定要将它转化成焦耳吗？你 会计算在原子跃迁中吸收或释放光子的个数及频率吗？能否在此基础上真正理解明 线光谱与吸收光谱？你知道什么是电离，如何计算电离能吗？在电离中，原子能吸 收超过电离能的光子吗？玻尔理论的成功与局限分别是什么？经典物理学的研究范围又是什么？谁发现的天然放射现象，有什么重大意义？三种射线的本质及特点怎样，如何在 电场、磁场中分开？什么是衰变，它们的通式及实质是什么？你能否根据衰变的次 数判断中子数和质子数的变化(或反过来判断)？在同一个原子核的衰变中，能否

10、 同时释放a、6射线，那Y射线呢？在衰变与磁场、动量守恒、核能综合的题目中 你会求解粒子的周期、运动半径、动能吗？你能根据轨迹判断是何种衰变以及原放 射性原子核的核电荷数吗什么是半衰期，理解它时应注意哪两个问题？半衰期的公式是什么？你会求解关 于半衰期的两个典型问题吗？什么是放射性同位素？在实际中有什么应用？谁发现的质子，核反应方程是什么？谁预言了中子的存在，又是谁发现的，核反 应方程是什么？什么是核子，它们靠什么力结合在一起，这个力有什么特点，你能 把它与轻核聚变的条件结合起来考虑吗？核反应方程的配平遵循什么规律？典型的核反应方程有几类，你能区分它们吗？ 核反应方程能写等号吗？什么是质能方程

11、，谁提出的，如何理解，是不是说质量与能量可以相互转化？ 什么是质量亏损？使用质能方程在计算核能时关于单位应注意什么？核反应前和反 应后粒子的动能在解题时应如何处理？什么是平均质量，它对于确定一个核反应是吸收能量还是放出能量具有什么意 义？典型的重核裂变的核反应方程有什么特征，轻核的聚变呢？什么是链式反应， 产生的条件是什么？核反应堆的主要组成是什么？为什么轻核的聚变反应又称为热 核反应，它与裂变相比有什么优点？光电效应是什么光电效应概述光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量 转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应(Photoelectriceffect)。这一现

12、象是 1887年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁理论时偶然发现的。1888年，德国物理学家霍尔瓦克斯(WilhelmHallwachs)证实是由于在放电间隙 内出现荷电体的缘故。1899年，J小汤姆孙通过实验证实该荷电体与阴极射线一样 是电子流。18991902年间，勒纳德（P-Lenard）对光电效应进行了系统研究，并命名为光 电效应。1905年，爱因斯坦在关于光的产生和转化的一个启发性观点一文中， 用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。1916年，美国科学家密立根通过精密的定量实验证明了爱因斯坦的理论解释，从 而也证明了光量子理论。光电效应编辑本段简介光电效应分为光电子发射、光电 导效应和光生

13、伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为 内光电效应。赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应。金属表面 在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频 率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的频率而与光强度无关， 这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光 较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累住足够的能量，飞出金属表面。 可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的

14、亮度无论强弱，光子的产生都 几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位（即光子或光量子）所 组成。光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属 表面射出，与光照方向无关，光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振 幅很小，不会对电子射出方向产生影响.光电效应说明了光具有粒子性。相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的色散。只要光的频率超过某一极 限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便 形成所谓的光电流。在入射光一定时，增大光电管两极

15、的正向电压，提高光电子 的动能，光电流会随之增大。但光电流不会无限增大，要受到光电子数量的约束，有一个最大值，这个值就是饱 和电流。所以，当入射光强度增大时，根据光子假设，入射光的强度（即单位时 间内通过单位垂直面积的光能）决定于单位时间里通过单位垂直面积的光子数，单 位时间里通过金属表面的光子数也就增多，于是，光子与金属中的电子碰撞次数也 增多，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多，饱和电流也随之增大。光电效应编辑本段理论发展历史光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现， 对发展量子理论起了根本性作用。1887年，首先是赫兹（M.Hertz）在证明波动 理论实验中首次发现的。当时，赫

16、兹发现，两个锌质小球之一用紫外线照射，则在两个小球之间就非常容易 跳过电花。大约1900年，马克思布兰科（MaxPlanck）对光电效应作出最初解 释，并引出了光具有的能量包裹式能量（quantised）这一理论。他给这一理论归咎成一个等式，也就是E=hf,E就是光所具有的“包裹式”能量，h 是一个常数，统称布兰科（普朗克）常数（Plancksconstant），而f就是光源的 频率。也就是说，光能的强弱是有其频率而决定的。但就是布兰科（普朗克）自己对于光线是包裹式的说法也不太肯定。1902年，勒 纳（Lenard）也对其进行了研究，指出光电效应是金属中的电子吸收了入射光的 能量而从表面逸出的

17、现象。但无法根据当时的理论加以解释；1905年，爱因斯坦26岁时提出光子假设，成 功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖。他进一步推广了布兰科的理 论，并导出公式，Ek=hf-W,W便是所需将电子从金属表面上自由化的能量。而Ek就是电子自由后具有的动能。光电效应编辑本段实验研究1887年，赫兹在 做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，偶然发现了光电效应。赫兹用两套放电电极做实验，一套产生振荡，发出电磁波；另一套作为接收器。他 意外发现，如果接收电磁波的电极受到紫外线的照射，火花放电就变得容易产生。赫兹的论文紫外线对放电的影响发表后，引起物理学界广泛的注意，许多物理 学家进行了进一

18、步的实验研究。1888年，德国物理学家霍尔瓦克斯（Wilhelm Hallwachs）证实，这是由于在放电间隙内出现了荷电体的缘故。1899年，JJ汤姆孙用巧妙的方法测得产生的光电流的荷质比，获得的值与阴极 射线粒子的荷质比相近，这就说明产生的光电流和阴极射线一样是电子流。这样， 物理学家就认识到，这一现象的实质是由于光（特别是紫外光）照射到金属表面使 金属内部的自由电子获得更大的动能，因而从金属表面逃逸出来的一种现象。光电效应18991902年，勒纳德（P。谁可以给我详细解释一下光电效应光电效应1）概述在光的照射下，使物体中的电子脱出的现象叫做光电效应（Photoelectriceffect

19、）。（2）说明光电效应的实验规律。a.阴极（发射光电子的金属材料）发射的光电子 数和照射发光强度成正比。b.光电子脱出物体时的初速度和照射光的频率有关而和发光强度无关。这就是说， 光电子的初动能只和照射光的频率有关而和发光强度无关。c.仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体才能发出光电子，这个频率蛳 叫做极限频率（或叫做截止频率），相应的波长入。叫做红限波长。不同物质的极限频率”。和相应的红限波长入。是不同的。几种金属材料的红限波长金属铯钠锌银铂红限波长（埃）6520 5400372026001960d.从实验知道，产生光电流的过程非常快，一般不超过lOe- 9秒；停止用光照射，光电流也

20、就立即停止。这表明，光电效应是瞬时的。解释光电效应的爱因斯坦方程：根据爱因斯坦的 理论，当光子照射到物体上时，它的能量可以被物体中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量hu后，能量增加，不需要积累能量的过程。如果电子吸收的 能量hu足够大，能够克服脱离原子所需要的能量（即电离能量）I和脱离物体表 面时的逸出功（或叫做功函数）W，那末电子就可以离开物体表面脱逸出来，成为 光电子，这就是光电效应。爱因斯坦方程是hu=（1/2）mv2+I+W式中（1/2）mv2是脱出物体的光电子的初 动能。金属内部有大量的自由电子，这是金属的特征，因而对于金属来说，I项可 以略去，爱因斯坦方程成为hu=（1/2）m

21、v2+W假如hu对于一定的金属，产生光电效应的最小光频率（极限频率）u0。由hu0=W确定。相应的红限波长为入0二C/u0二hc/W。发光强度增加使照射到物体上的光子的数量 增加，因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。利用光电效应可制造光电倍增管。光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放 大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。1.演示实验.将锌板与验电器用导线连接，用细砂纸打磨锌板表面.把丝绸摩擦过的 玻璃棒放在锌板附近，用紫外线灯照射锌板.边演示边提问：紫外线灯打开前后， 验电器指针有什么变化？这一现象说明了什么问题？引导学生分析并得出结论：光 线照射金属表面，金属失去了电子导致验电器

22、指针张开一角度.明确指出光电效应 是光照射金属表面，使物体发射电子的现象.照射的光可以是可见光，也可以是不 可见光.发射出的电子叫光电子.说明：这个实验如果按照课本上的装置进行效果很 不理想，因为紫外线照射锌板飞出电子时锌板带正电，在锌板附近形成电场又将电 子吸附回去.锌板电势升到很小的值就使逸出和返回的电子达到动态平衡，很难使 验电器指针明显地张开.2.进一步研究光电效应.以上实验改用很强的白炽灯照射， 却不能发生光电效应.向学生提出问题：光电效应的发生一定是有条件的，存在着 一定规律.有什么规律呢？让我们进一步研究.向学生介绍光电效应演示仪.在黑板上 画一示意图，如图所示.S为抽成真空的光电管，C是石英窗口，光线可通过它照射 到金属板K上，金属板A和K组成一对电极与外部电路相连接.光源为白炽灯，在 光源和石英窗口 C之间插入不同颜色的滤光片可以改变入射光的频率，光源的亮 度可以通过另一套装置调节.观察现象一