《第一节 光电效应 光子说》知识清单VIP

《第一节光电效应光子说》知识清单第十四章微观粒子的波粒二象性第一节光电效应光子说一、光电效应1、光电效应现象定义：在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象。就像晒太阳的时候，金属里的一些电子像调皮的小粒子，被光一照就跑出来了。实验装置：通常有一个光源用来提供光，一个金属板作为光电效应发生的对象，还有一些装置用来检测逸出的电子。2、光电效应的规律存在截止频率：对于某种金属材料，只有当入射光的频率大于某个特定的值（截止频率）时，才会发生光电效应。这就好比是一个门槛，光的频率达不到这个门槛，电子就不会被激发出来。瞬时性：只要光的频率大于截止频率，光一照到金属表面，几乎瞬间就有电子逸出，这个速度可快啦，就像电灯开关一按灯马上就亮一样。光电流与光强的关系：光强增大时，光电流增大。光强就像是一群小士兵的数量，光强越大，能把电子打出来的“小士兵”就越多，形成的光电流也就越大。但是要注意，光电流增大到一定程度就饱和了，就像杯子里倒水，倒到满了就不能再倒了。3、经典电磁理论的困难按照经典电磁理论，只要光足够强，不管频率多低，都应该能发生光电效应。但实际上不是这样，这就像经典理论这个“老规矩”在光电效应这个新情况面前碰壁了。经典理论还认为，光照射到金属表面，电子需要一定时间来积累能量才能逸出，而光电效应的瞬时性与这个观点矛盾。二、光子说1、光子说的提出爱因斯坦为了解释光电效应提出了光子说。他认为光不是连续的波，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。这就像把光看作是一包包的小能量块。2、光子的能量光子的能量公式：＼（E＝h\nu\）其中\（E\）是光子的能量，＼（h\）是普朗克常量（＼（h＝6.63\times10^｛－34}J\cdots\）），＼（＼nu\）是光的频率。光的频率越高，光子的能量就越大，就像力气大的小士兵能把电子打得更厉害。3、光子说对光电效应的解释存在截止频率：当光子的能量\（h\nu\）小于金属的逸出功\（W_0\）时，不能发生光电效应。这就像小能量块的能量不够，就没法把电子从金属里弄出来。瞬时性：一个光子的能量是一次性被电子吸收的，只要光子能量足够，电子就能瞬间获得足够能量逸出，不需要慢慢积累。光电流与光强的关系：光强增大意味着光子数增多，能打出更多的电子，所以光电流增大。三、逸出功1、定义逸出功是使电子从金属表面逸出时克服金属内部引力所做的功。不同的金属有不同的逸出功，就像不同的房子有不同的门槛高度一样。2、光电效应方程光电效应方程：＼（E_{k}＝h\nuW_0\）其中\（E_{k}＼）是光电子的最大初动能，＼（h\nu\）是光子的能量，＼（W_0\）是金属的逸出功。这个方程就像一个小账本，左边是电子跑出来时带的最大能量，右边是光子给电子的能量减去电子从金属里跑出来要克服的能量。互动环节：老师：同学们，谁能举个生活中的例子来说明光电效应呢？学生：太阳能电池是不是就是光电效应啊？老师：非常棒！那谁能再说说光子说和我们之前学的光的波动说有什么不同呢？学生：波动说认为光是连续的波，光子说认为光是一份一份的。老师：很好。那大家来思考一个问题，如果一种金属的逸出功是\（3.0eV\），用频率为\（6.0\times10^｛14}Hz\）的光照射，光电子的最大初动能是多少呢？（这里\（1eV＝1.6\times10^｛－19}J\））＿___________答案：首先根据光子能量公式\（E＝h\nu\），其中\（h＝6.63\times10^｛－34}J\cdots\），＼（＼nu＝6.0\times10^｛14}Hz\），可得光子能量\（E＝6.63\times10^｛－34}＼times6.0\times10^｛14}J\approx3.98\times10^｛－19}J\）。将逸出功\（W_0＝3.0eV＝3.0\times1.6\times10^｛－19}J＝4.8\times10^｛－19}J\）。根据光电效应方程\（E_{k}＝h\nuW_0\），可得\（E_{k}＝3.98\times10^｛－