郁道银光电效应爱因斯坦方程

光电效应1现在是1页\一共有31页\编辑于星期二光现象guineafowl河豚太平洋西巴布亚岛一个发光的珊瑚现在是2页\一共有31页\编辑于星期二光现象瑰丽海底生物海洋生物放射五彩荧光瑰丽海底生物现在是3页\一共有31页\编辑于星期二火山夏威夷基拉韦厄火山

意大利斯特隆布利式火山喷发现在是4页\一共有31页\编辑于星期二现在是5页\一共有31页\编辑于星期二现在是6页\一共有31页\编辑于星期二微距照片苍蝇幼虫现在是7页\一共有31页\编辑于星期二甘肃省张掖市临泽县倪家营镇南台子村现在是8页\一共有31页\编辑于星期二现在是9页\一共有31页\编辑于星期二现在是10页\一共有31页\编辑于星期二现在是11页\一共有31页\编辑于星期二光电效应

在一定频率光的照射下，金属或其化合物表面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子。12现在是12页\一共有31页\编辑于星期二赫兹

德国物理学家赫兹（HeinrichRudolfHertz，1857-1894）1887年在实验中首次发现了光电效应。

德国物理学家普朗克（MaxKarlErnstLudwigPlanck，1858-1947）在1900年创立了量子假说，即物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍。他引进了一个物理普适常数，即普朗克常数，是微观现象量子特性的表征。普朗克一

历史背景13现在是13页\一共有31页\编辑于星期二

德国科学家爱因斯坦（AlbertEinstein，1879-1955）在普朗克的量子假设基础上，给出了光电效应方程，成功解释了光电效应的全部实验规律。（获1921年诺贝尔物理学奖）1916年美国物理学家罗伯特·密立根(RobertAndrewsMillikan,1868～1953)历经十年，发表了光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。（获1923年诺贝尔物理学奖）密立根爱因斯坦14现在是14页\一共有31页\编辑于星期二二光电效应实验规律：

光照射在金属K上，有电子逸出，在电场作用下飞向阳极A，成为光电流iP。U饱和电流遏止电压UaVA入射光强度15现在是15页\一共有31页\编辑于星期二饱和：从K射出的电子全部飞向阳极A，形成饱和电流。设单位时间从K飞出n个电子，则：经典物理的解释：电子从金属中逸出要克服阻力作功。光强越大，光振辐E0越大，受强迫的电子振动动能越大，能克服阻力逸出金属表面的电子越多。故与光强成正比。1第一定律：当入射频率一定时，饱和电流iH与入射光强IS成正比。U16现在是16页\一共有31页\编辑于星期二实验表明：当U=0，乃至U<0时，即电场阻止电子飞向阳极，但仍有电子飞向阳极，说明光电子有初动能。当反向电压增至一定值Ua时，光电流Ua称为遏止电压2

第二定律：光电子的最大初动能随入射光的频率增大而线性增大，而与入射光强度无关。说明初动能最大的电子也不能到达阳极。UUa电子的初动能：17现在是17页\一共有31页\编辑于星期二实验还表明：光电子的最大初动能(遏止电压)随与入射光频率增大而线性增大，与入射光的强度无关。νν0式中：U0--决定于金属性质k--与金属性质无关的普适恒量UUa3Ua2Ua118现在是18页\一共有31页\编辑于星期二红限频率入射光频率要大于U0/k才能产生光电效应。注意：(1)每种金属都有各自对应的红限频率。逸出功逸出功：电子逸出物体表面所需要的最小能量A=eU0。3

第三定律：当光照射到某一给定的金属时，无论光的强度如何，小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。金属截止频率4.5455.508.06511.53铯钠锌铱铂19.2919现在是19页\一共有31页\编辑于星期二4

光电效应的瞬时性。实验表明：当光照射后，只要光子能量大于逸出功，几乎不要时间（10-9s）便有光电子从阴极逸出。

这一点也是经典物理不能解释的。按经典物理，电子从光波场中吸取能量要有一定的时间积累，光强愈小，积累的时间越长。(3)经典物理解释不了此规律。

按经典物理电磁理论，光强愈大，电磁波振辐愈大，电子受强迫力愈大，故光电子初动能应与入射光强度相关，更不应存在红限频率。(2)红限频率对应于光电子初动能为零时的入射光频率。小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。20现在是20页\一共有31页\编辑于星期二三光子假说爱因斯坦方程1

光子假说

光是一束以c运动着一粒一粒的粒子流，每一个光子所带能量=h，不同的频率的光子具有不同的能量。这些粒子就是光量子，现称光子。21现在是21页\一共有31页\编辑于星期二

光不仅在发射和吸收时表现出量子性，而且在空间传播时也表现出量子性--提出了辐射的电磁场也具有量子性。2

光子理论对光电效应的解释(1)解释光电子数与光强成正比依假设：一能流密度为S的光量子（光子）组成的单色光，单位时间通过垂直于光传播方向的单位面积的光子数为N，则：显然，光强越大（S大），单位时间入射到金属表面的光子数N越大，获得光子的电子数也越多即光电子数与光强成正比。22现在是22页\一共有31页\编辑于星期二金属A(2)

解释光电子的初动能与入射频率有关，而与入射光光强无关。当光照射到金属内部的电子它一次吸收了一个能量为hv的光子，电子把这能量的一部分用来克服金属吸引，一部分转化为离开金属表面的动能：若电子刚好在金属表面，则A有极小值A0，电子可获得最大动能A0称为“逸出功”或“功函数”爱因斯坦光电效应方程束缚电子h23现在是23页\一共有31页\编辑于星期二A0为“逸出功”或“功函数”爱因斯坦光电效应方程初动能与频率有关。红限频率：对照后可得：24现在是24页\一共有31页\编辑于星期二(3)解释光电效应的瞬时性。电子只吸收一个光子，无需能量的积累过程。爱因斯坦理论圆满地解释了光电效应。1921年因此获诺贝尔奖。1916年，密立根（Milikan）对光电效应进行了精密测量也由此获1923年的诺贝尔奖（另一原因是他用油滴法精确地测定了电子电量）。金属A束缚电子h25现在是25页\一共有31页\编辑于星期二四光的波粒二象性光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性，即波粒二象性。

描述光的粒子性

描述光的波动性光子在相对论中能量和动量关系(2)粒子性：光电效应、康普顿散射等(1)波动性：光的干涉和衍射等26现在是26页\一共有31页\编辑于星期二五光电效应的应用光控继电器、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27现在是27页\一共有31页\编辑于星期二社会应用--图像传感器28现在是28页\一共有31页\编辑于星期二能源29现在是29页\一共有31页\编辑于星期二例1

波长为450nm的单色光射到纯钠的表面上。钠的逸出功为2.28eV。求：(1)这种光的光子能量和动量；