光电效应：第二章 波粒二象性

2.1光电效应2.2光子第二章波粒二象性学习目标：1、了解光电效应的规律及光电管的工作原理；2、知道并理解极限频率、遏止电压的概念；3、理解光电效应方程，并会加以应用。1、在光（包括不可见光）的照射下，使物体发射出电子的现象叫做光电效应。2、光子说（1）

内容：在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子．（2）

光子能量（与频率成正比）

h：普朗克常量6.63×10-34J.sv（中文发音纽）：光的频率一、光电效应ε艾普西隆Epsilon（大写Ε，小写ε）：光子能量光是由大量的光子组成的二、光电管1.光电管就是利用光电效应把光信号转变成电信号的一种传感器。2.阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流。3、光电管的工作原理光子光电子入射光（大量光子组成）照射到光电管阴极K金属表面的电子吸收光子逃逸出来形成光电子光电子从阴极K定向移动到阳极A,形成光电流

为了把光电子尽可能多地收集到阳极，以增强光电流，通常还在光电管两极加上正向电压，如图所示，光电流在电阻的两端产生电压Uab，随着光的强弱变化而变化。这样，光电管就把光信号变成了电信号。三、光电效应规律（一）光电流变化实验已知：红光的频率是4.0×1014Hz，绿光的频率是6.0×1014Hz，蓝光的频率是6.3×1014Hz，金属钠的极限频率是5.56×1014Hz，现在分别用红光和蓝光照射在金属钠上。所观察到的实验现象有入射光（蓝光）光电流的变化强度改变频率不变强中弱金属K在蓝光照射下产生光电效应VGKA实验1：保持入射光频率不变实验2：保持光照强度不变入射光是否产生光电流频率改变强度不变蓝光绿光红光VGKAVGKA金属K在绿光照射下产生光电效应金属K在红光照射下不能产生光电效应，并且增强光照强度仍不能发生光电效应实验结论：（1）当入射光频率比较低时，无论光照多强，照射时间多长，光电管都不会发射光电子，产生光电流。对于每一种金属，只有入射光的频率达到某一频率v0时，才会产生光电流。我们将v0称为每一种金属的极限频率，对应有极限波长；（2）当入射光频率大于v0时，光照强度越强，产生的光电流越大。综上所述：（1）光电效应的产生的条件是：光照频率v大于极限频率v0，与光照强度和时间无关；（2）发生光电效应后，光电流的大小跟光照强度成正比，与光照频率无关。大中小有无有1．用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是

A有电了从锌板飞出B有光子从锌板飞出Ｃ验电器内的金属箔带正电D验电器内的金属箔带负电2、用光照射金属表面，没有发射光电子，这可能是()A入射光强度太小B照射的时间太短

C光的波长太短D光的频率太低问题：为什么入射光的频率v必须大于其照射到其所照射的金属的极限频率v0时才会发生光电效应？材料铯Cs钠Na锌Za银Ag铂Pt极限频率/1014Hz4.5455.568.06511.5315.29极限频率波长/nm660540372260190（二）一些金属材料的极限频率和波长结论：极限频率是金属的特有属性，每一种金属只有一种特定的极限频率，不同的金属极限频率不同电子蓝光频率：6.3×1014Hz钠金属频率：5.56×1014Hz原因：当光照射金属时，电子吸收光子的能量后，首先应克服原子核对它束缚，才可以离开金属表面逸出成为光电子。电子克服金属原子核的引力所做的功，叫做逸出功。不同的金属的逸出功是不同的，所以它们的极限频率也是不同的。逸出功W和极限频率的关系写作：或

爱因斯坦的光电效应方程是根据能量守恒定律得出的。金属表面的电子从入射光中吸收一个光子的能量hv时（电子吸收光子能量，不是光子与电子发生碰撞），一部分用于电子从金属表面逸出时所做的逸出功W，另一部分转换为光电子的最大初动能。即或

由此公式可以看出光电子的最大初动能与入射光的频率是线性关系，而不是成正比。如图13-12所示。其中直线在横轴上的截距就是这种材料的极限频率，而此直线的斜率就是普朗克恒量，OB长度表示材料的逸出功。Ekmaxvv0光电效应的4条基本规律1.产生光电效应的条件：

任何一种金属，都存在极限频率ν0，只有当入射光频率ν>ν0时，才能发生光电效应.2.光电子的最大初动能：

光电子的最大初动能Ekm与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大.3.光电效应的发生时间：几乎是瞬时发生的．

4.光电流强度的决定因素：当入射光频率ν>ν0时，光电流随入射光强度的增大而增大.3．某金属在一束绿光的照射下发生光电效应,则A若增加绿光的照射强度,则单位时间内逸出的光电子数目不变B若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加C若改用紫光照射,则逸出的光电子最大初动能增加D若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目增加用光电管研究光电效应模型1．常见电路(如图所示)2．两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．(2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大．3．概念辨析四、遏止电压从光电管阴极射出的光电子具有一定的动能，为了测量光电子的动能，可以在光电管的两个电极上加方向电影，用于阻止光电子到达阳极阴极K阳极A电流表G－＋－＋F电根据电学知识，设遏止电压为U,光电子到达阳极需要克服电场力做功W=eU如果光电子到达阳极的速度刚好为零，根据动能定理得可见，光的最大初动能可以通过测量遏止电压来测定。4

(2010·江苏单科·12C)研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是________．光的波粒二象性光的波粒二象性：光的干涉、衍射现象证明，光电效应证明，故光具有1.当研究个别光子的行为时，呈现的是，一个光子的运动是无规律的，无法预测其光有波动性光有粒子性粒子性运动轨迹波粒二象性：3、我们不能把光看成宏观意义上的波（经典波），也不能把光看成宏观意义上的粒子（经典粒子）2、当研究大量光子的行为时，呈现的是。干涉、衍射现象中亮条纹是光子到达，暗条纹是是光子到达,故光波也叫波动性概率大的地方

概率小的地方概率波短长曝光时间结论1、这张照片清晰的显示了光的粒子性．2、光子落在某些条形区域内的可能性较大（干涉加强区），说明光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律进行解释．频率越高的光，频率越低的光，粒子性越强波动性越强个体光子的行为表现出大量光子表现出粒子性波动性康普顿效应康普顿假设光子具有能量和动量，碰撞过程中能量守恒，动量守恒