普通物理学光电效应爱恩斯坦的光子理论

普通物理学光电效应爱恩斯坦的光子理论第一页，共五十五页，编辑于2023年，星期六一、光电效应的实验规律

光电效应当波长较短的可见光或紫外光照射到某些金属表面上时,金属中的电子就会从光中吸取能量而从金属表面逸出的现象。

金属板释放的电子称为光电子,光电子在电场作用下在回路中形成光电流。VA阴极阳极第二页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

一、光电效应的实验规律第三页，共五十五页，编辑于2023年，星期六光电效应实验装置

一、光电效应的实验规律VA阴极阳极第四页，共五十五页，编辑于2023年，星期六OOOOOOVGAKBOOmIUaOU光强较弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏止电压

一、光电效应的实验规律第五页，共五十五页，编辑于2023年，星期六OOOOOOVGAKBOOmIIsUaOU光强较弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏止电压饱和电流

一、光电效应的实验规律第六页，共五十五页，编辑于2023年，星期六OOOOOOVGAKBOOmIIsUaOU光强较强光强较弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏止电压饱和电流

一、光电效应的实验规律第七页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

1.光电流与入射光光强的关系

第八页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

1.光电流与入射光光强的关系实验指出：在入射光频率不变时，饱和光电流和入射光光强成正比。

第九页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

1.光电流与入射光光强的关系实验指出：在入射光频率不变时，饱和光电流和入射光光强成正比。结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光光强成正比.

第十页，共五十五页，编辑于2023年，星期六aa当反向电压加至时光电流为零，称U为遏止电压。U

1.光电流与入射光光强的关系实验指出：在入射光频率不变时，饱和光电流和入射光光强成正比。结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光光强成正比.

第十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期六aa当反向电压加至时光电流为零，称U

2.光电子初动能和入射光频率的关系

为遏止电压。U

1.光电流与入射光光强的关系实验指出：在入射光频率不变时，饱和光电流和入射光光强成正比。结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光光强成正比.

第十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期六aa当反向电压加至时光电流为零，称U

2.光电子初动能和入射光频率的关系遏止电压的存在说明光电子具有初动能，为遏止电压。U

1.光电流与入射光光强的关系实验指出：在入射光频率不变时，饱和光电流和入射光光强成正比。结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光光强成正比.

第十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期六a当反向电压加至时光电流为零，称U

2.光电子初动能和入射光频率的关系遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：为遏止电压。aU12mUa=(1)...ev2

1.光电流与入射光光强的关系实验指出：在入射光频率不变时，饱和光电流和入射光光强成正比。结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光光强成正比.

第十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

实验指出遏止电压和入射光频率有线性关系，即：第十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

实验指出遏止电压和入射光频率有线性关系，即：n(2)UaUok=...第十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

实验指出遏止电压和入射光频率有线性关系，即：n(2)UaUok=...和金属有关的恒量Uo第十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

实验指出遏止电压和入射光频率有线性关系，即：n(2)UaUok=...和金属无关的普适恒量和金属有关的恒量kUo第十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期六n

(2)UaUok=...12mUa=(1)...ev2第十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期六oUaννo遏止电压与入射光频率的实验曲线n

(2)UaUok=...12mUa=(1)...ev2第二十页，共五十五页，编辑于2023年，星期六oUaννo遏止电压与入射光频率的实验曲线由式（1），（2）得：1220mvkeU=-nen

(2)UaUok=...12mUa=(1)...ev2第二十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期六oUaννo遏止电压与入射光频率的实验曲线由式（1），（2）得：122mvkeU=-nen

(2)UaUok=...12mUa=(1)...ev2结论：光电子初动能和入射光频率成正比，与入射光光强无关。0第二十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

3.对于给定的金属，当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。（称为红限）时，无论照射光多一数值n第二十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：

3.对于给定的金属，当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。（称为红限）时，无论照射光多一数值n第二十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：0UKν

3.对于给定的金属，当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。（称为红限）时，无论照射光多一数值n第二十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：0UK=0UKν0称为红限ν

3.对于给定的金属，当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。（称为红限）时，无论照射光多一数值n第二十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：0UK=0UKν0称为红限ν

4.光电效应瞬时响应性质

3.对于给定的金属，当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。（称为红限）时，无论照射光多一数值n第二十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：0UK=0UKν0称为红限的时间。10-9sν

4.光电效应瞬时响应性质实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光电子出现只需要

3.对于给定的金属，当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。（称为红限）时，无论照射光多一数值n第二十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期六

3.对于给定的金属，当照射光频率小于某

因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：0UK=0UKν0称为红限0

4.光电效应瞬时响应性质实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光电子出现只需要结论：光电效应的产生几乎无需时间的累积强都不会产生光电效应。（称为红限）时，无论照射光多一数值n的时间。10-9sν第二十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期六几种金属的红限及逸出功钯Pd金Au汞Hg钛Ti铯Cs12.111.610.99.9248025802750303065201.94.14.54.85.0金属红限逸出功(Hz)(A)λνc04.8=ν0（eV)+10140第三十页，共五十五页，编辑于2023年，星期六经典电磁波理论的缺陷第三十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期六1.按经典理论光电子的初动能应决定于入射光的光强，而不决定于光的频率。

经典电磁波理论的缺陷第三十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期六1.按经典理论光电子的初动能应决定于入射光的光强，而不决定于光的频率。

2.无法解释红限的存在。

经典电磁波理论的缺陷第三十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期六1.按经典理论光电子的初动能应决定于入射光的光强，而不决定于光的频率。

2.无法解释红限的存在。

3.无法解释光电效应的产生几乎无须时间的积累。经典电磁波理论的缺陷第三十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期六电子的动能，即：二、爱因斯坦方程光子

爱因斯坦光子假说：一束光是以光速C运动的粒子（称为光子）流，光子的能量为：ε=hn他认为金属中的自由电子吸收一个光子能量hn以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功A，一部分转化为光——爱因斯坦光电效应方程21hAmvn=+2第三十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期六3.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

4.从光电效应方程中，当初动能为零时，可得到红限频率：

爱因斯坦对光电效应的解释：

1.光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。

2.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。Anh0=第三十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期六光子的能量、质量和动量因为：

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：光子质量:mmc220v1=c2ενφm=h=c2cνφm=hc=hλ第三十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期六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第三十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例题1

波长l=4.0×10-7m的单色光照射到金属铯上，求铯所释放的光电子最大初速度。利用关系代入已知数据解：铯原子红限频率=4.8×1014Hz，据爱因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能：第三十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例2：当1=5893A光照射某一光电池时，为了遏止所有电子到达阳极，需要0.30

V的负电势。如果用2=4000A

光照射该光电池时，求遏止电压Ua2

OO第四十页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例2：当1=5893A光照射某一光电池时，为了遏止所有电子到达阳极，需要0.30

V的负电势。如果用2=4000A

光照射该光电池时，求遏止电压Ua2解：因为|Ua|=hc(1/-1/o)/e，OO第四十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例2：当1=5893A光照射某一光电池时，为了遏止所有电子到达阳极，需要0.30

V的负电势。如果用2=4000A

光照射该光电池时，求遏止电压Ua2解：因为|Ua|=hc(1/-1/o)/e，所以

|Ua2|-|Ua1|=hc(1/2-1/1)/eOO第四十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例2：当1=5893A光照射某一光电池时，为了遏止所有电子到达阳极，需要0.30

V的负电势。如果用2=4000A

光照射该光电池时，求遏止电压Ua2解：因为|Ua|=hc(1/-1/o)/e，所以

|Ua2|-|Ua1|=hc(1/2-1/1)/e故|Ua2|=|Ua1|+hc(1/2-1/1)/e

OO第四十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例2：当1=5893A光照射某一光电池时，为了遏止所有电子到达阳极，需要0.30

V的负电势。如果用2=4000A

光照射该光电池时，求遏止电压Ua2解：因为|Ua|=hc(1/-1/o)/e，所以

|Ua2|-|Ua1|=hc(1/2-1/1)/e故|Ua2|=|Ua1|+hc(1/2-1/1)/e=1.30VOO第四十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例3:光电管的阴极用逸出功A=2.2eV的金属制成，今用一单色光照射此光电管，阴极发射出光电子，测得遏止电压为Ua=5.0V，试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长

，(2)入射光波长。

第四十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例3:光电管的阴极用逸出功A=2.2eV的金属制成，今用一单色光照射此光电管，阴极发射出光电子，测得遏止电压为Ua=5.0V，试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长

，(2)入射光波长。解：(1)因为A=ho=hc/o，第四十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例3:光电管的阴极用逸出功A=2.2eV的金属制成，今用一单色光照射此光电管，阴极发射出光电子，测得遏止电压为Ua=5.0V，试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长

，(2)入射光波长。解：(1)因为A=ho=hc/o，所以o=hc/A

第四十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例3:光电管的阴极用逸出功A=2.2eV的金属制成，今用一单色光照射此光电管，阴极发射出光电子，测得遏止电压为Ua=5.0V，试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长

，(2)入射光波长。解：(1)因为A=ho=hc/o，所以o=hc/A=6.6310-34

3108/2.21.610-19

第四十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例3:光电管的阴极用逸出功A=2.2eV的金属制成，今用一单色光照射此光电管，阴极发射出光电子，测得遏止电压为Ua=5.0V，试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长

，(2)入射光波长。解：(1)因为A=ho=hc/o，所以o=hc/A=6.6310-34

3108/2.21.610-19=5.6510-7m

第四十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期六例3:光电管的阴极用逸出功A=2.2eV的金属制成，今用一单色光照射此光电管，阴极发射出光电子，测得遏止电压为Ua=5.0V，试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长

，(2)入射光波长。解：(1)因为A=ho=hc/o，所以o=hc/A=6.6310-34

3108/2.21.610-19=5.6510-7m