北师大-光电效应中学

粒子性波动性光沿直线传播波粒两大的争夺光的反射电磁波-可见光光沿直线泊松亮斑粒子光的色散光电效应波双缝波粒二象性19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面三大定律在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的

Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声等都遵循规律---能量转化与守恒定律。牛顿当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已

经发展到头了。开尔文在英国 学会的新年庆祝会上喷了一口毒奶。“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”黑体辐射，迈克耳逊-莫雷实验与“以太”说。开尔文一口毒奶黑体辐射与普朗克常量黑体辐射黑体：如果某物体能全部吸收外来电磁波而不发生反射，这中物体就成为绝对黑体黑体辐射：加热腔体，黑体表面就向外辐射电磁波，这就是黑体辐射。用分光技术和热电偶设备，就能测出黑体在不同温度下辐射强度按波长分布的情况。辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子。这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态。

h在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε,1ε,2ε,3ε,...nε.n为正整数，称为量子数。E=nhv（n=1，2，3…)E能量，h是普朗克常量，v是谐振动的频率能量子M.Planck

德1858－1947简单来说就是：普朗克探究黑体辐射时，实验的数据很完美，他发现振动的质子能量不连续，最小一份能量为

h能量子某个物体的能量为：E=nhv（n=1，2，3…)E能量，h是普朗克常量，v是谐振动的频率h=6.62606876(52)x10

-34

J.S波长的大小：红>橙>黄>绿>青>蓝>紫频率的大小：紫>蓝>青>绿>黄>橙>红2光电效应共享单车电子锁的原理？能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置光能----电子逸出---电能光电效应简易实验弧光灯照射锌板后，验电器显示带正电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规律探究2：光电效应是否发生与频率的关系金属板材料光的频率电子状态（偏离/表面/逸出）是否发生光电效应钠红绿紫锌红绿紫规律探究2：光电效应是否发生与频率的关系金属板材料光的频率电子状态（偏离/表面/逸出）是否发生光电效应钠红否（偏移）绿是（表面）紫是（逸出）锌红否（不动）绿否（偏移）紫是（表面）规律1极限频率：每种金属材料，都相应的有一确定的最小频率当入射光频率大于极限频率时，才会发生光电效应光电效应与频率规律探究2：光电效应是否发生与光强的关系探究2：光电效应是否发生与光强的关系金属板材料光的频率光强电子状态（偏离/表面/逸出）钠绿123紫123锌绿123紫123规律探究2：光电效应是否发生与光强的关系探究2：光电效应是否发生与光强的关系金属板材料光的频率光强电子状态（偏离/表面/逸出）钠绿1表面一个2表面两个3表面三个紫1逸出一个2逸出两个3逸出三个锌绿1偏移一个2偏移两个3偏移三个紫1表面一个2表面两个3表面三个规律2光电流与光强的关系当入射光频率小于极限频率时，无论光强多大也会不发生光电效应当入射光频率大于极限频率时，饱和光电流强度与入射光强度成正比，即发生光电效应时光强越大，单位时间内逸出的电子数越多。光电效应是几乎是瞬时的,从光开始照射到光电逸出所需时间t

<10-9s。频率,

入射光的频率必须这个频率,光电效应的规律是：(1)任何一种金属都有一个才能产生光电效应;(2)入射光照射到金属上时,光电子的发射几乎是极限大于瞬时,

一般不超过

10-9S

;

(3)产生光电效应时,光电流的强度与入射光频率成正比.关于光电效应的规律，下列说法中正确的是A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生

B．光电流大小与入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－9

sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比(

D

)，一验电器与锌板用导线相连，用紫外线光源照射锌板时，验电器指针发生了偏转，下列判断不正确的是（

C

）此时锌板带正电紫外线越强，验电器的指针偏角越大改用红外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转将一不带电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角会减小3光电效应方程经典认为，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么极限频率。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。经典电磁理论光是由光子组成的粒子流，每一个光子的能量就是一个hν,整个光具有的能量就是基本能量的整数倍，光照射到金属上时，光子与材料中的电子相作用，一个电子只能吸收一个光子。爱因斯坦光子说2h

W

1

mv2作用，金W：逸出功（克服介质的属特有）光电效应方程mv2/2：Ekm最大初动能E

=hν：光子入射前的最大能量光电子的最大初动能Ekm和入射光强度无关,只随入射光频率v的增大而增大2h

W

1

mv2光电效应方程解释光电效应光强大，光子数多，

的光电子也多，所以光电流也大。电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系。从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率。逸出功和极限频率的关系0W

h在研究光电效应的实验中，根据测得的数据绘出光电子最大初动能Ek跟照射光频率ν的关系图象如图所示.图线的斜率tgα＝

h

，横轴上的截距表示该金属发生光电效应的

极限频率，纵轴上的截距的绝对值表示该金属的

逸出功的大小.若换用其他金属做同样的实验，测绘得到的图线与此图的图线相比较

斜率

相同， 不同.截距Ekν0-Wαν02h

W

1

mv2Y=kx+bEK=hv-w加正向电压的光电效应实验装置电子运动方向为电流的反方向此时电源电压与阴极管内一致，所以为正向电压，会加速阴极管内电子运动。电子流动方向

电流方向规律探究3：光强一致时，正向电压与饱和光电流的关系光的频率电压表数值电流表数值卡片1红0202426绿0202426紫0202830规律探究3：光强一致时，正向电压与饱和光电流的关系光的频率电压表数值电流表数值卡片1红00200240260绿00.59207.15247.59267.59紫01.272015.722816.993016.99在入射光的强度与频率不变的情况下，电流——电压的实验曲线 。曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值I，这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A。即饱和电流。0ImI规律1光电流与正向电压加反向电压的光电效应实验装置电子运动方向为电流的反方向此时电源电压与阴极管内相反，所以为反向电压，会遏制阴极管内电子运动。电子流动方向

电流方向规律探究4：光强一致，频率不同时反向电压与饱和光电流的关系光的频率电压表数值电流表数值卡片2绿00.10.70.8紫00.10.70.9电压是反向电压规律探究4：光强一致，频率不同，反向电压与饱和光电流的关系光的频率电压表数值电流表数值卡片2绿00.590.10.450.700.80紫01.270.11.170.70.130.90电压是反向电压当加速电压逐渐减小到零，并逐渐变负时（这时电场力对于光电子来说是阻力），光电流并不降为零，所以尽管有电场力阻碍它运动，仍有部分初动能比较大的光电子到达电极A。随着反向电压越来越大，单位时间内到达阳极A的光电子数就越来越少，光电流也就越来越小。但是当反向电压增大到等于时，就能所有的光电子飞向电极A，光电流降为零，这个电压叫遏止电压（-ug）。-ug

0ImI规律2光电流与反向电压它使具有最大初速度的光电子也不能到达电极A。这样

就能根据遏止电压来确定电子的最大初速度和最大初动能Uge=Ekm规律3频率与遏止电压用不同频率的光去照射电极K时，实验的结果是：频率愈高，遏止电压ug愈大，说明了光电子的最大初动能与光的频率有关。并且光的频率v与遏止电压ug成直线关系。频率低于v0的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此v0称为极限频率。对于不同的材料极限频率不同。规律探究3：频率相同，不同光强下电压与饱和光电流的关系规律探究3：电压与饱和光电流的关系（紫光，光强不同）卡片光的强度电压表数值电流表数值卡片11022243020222430卡片2100.10.70.9200.10.70.9规律探究3：频率相同，不同光强下电压与饱和光电流的关系规律探究3：电压与饱和光电流的关系（紫光，光强不同）卡片光的强度电压表数值电流表数值卡片1101.272215.042415.723016.99201.52215.722416.323016.99卡片2101.270.11.170.70.130.90201.370.11.190.70.160.90规律4光强与遏止电压在用相同频率不同强度的光去照射电极K时，得到电流—电压的曲线

。它显示出对于不同强度的光，遏止电压Ug是相同的，说明同一种频率，不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的。但光电流强度不同，这是因为入射光的强度是由单位时间到达金属表面的光子数目决定的，而被的光电子（亦即吸收了光子能量的电子）数又与光子数目成正比，这样光的强度越大，被击出的光电子数就越多，则形成的光电流就越强。即当入射光的频率一定时，光电流的强度与入射光的强度成正比。在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与．则可判断出（

）电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，A．甲光的频率大于乙光的频率

B．乙光的波长大于丙光的波长

C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的）关系图象，由图象可知（该金属的逸出功等于-E该金属的逸出功等于hν0C.入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E下表给出了一些金属材料的逸出功。现用波长为4

00nm的单色光照射上述材料