(高三物理)光电效应 光子.ppt

1、第一节光电效应光子，19世纪后期，光的电磁理论使光的波动理论发展到了一个完美的水平，并取得了巨大的成功。然而，这时赫兹发现了无法用波动理论解释的光电效应现象。这一现象使光的电磁理论遇到了不可克服的困难。赫兹，光电效应实验装置，光电效应实验现象，1。光电效应：在光(包括不可见光)的照射下，电子从物体中发射出来的现象。1.光电子：在光电效应中发射的电子。当光电效应首次被观测到时，物理学家并不感到惊讶。他们认为光是一种电磁波，当它被注入金属时，金属中的自由电子会由于电场的变化而振动。如果光足够强，也就是说，光的振幅足够大，不管光的频率如何，电子的振幅在一段时间后都会很大，并且有可能飞出金属表面，这就

2、像一壶开水，因为壶中的水剧烈运动，会有水溅到壶外。然而，对光电效应的进一步研究发现，各种金属的频率和波长都是有限的。如果入射光的频率低于极限频率，无论光有多强，照射时间有多长，光电效应都不会发生。如果入射光的频率高于极限频率，即使光不是很强，当光照射到金属表面时也会观察到光电子发射。这不能用光的波动来解释。3.光电效应定律：只有当入射光的频率高于某一频率v0，即极限频率时，才会发生光电效应。光电效应的发生时间很短，几乎不需要时间。(教科书第7段)另一点与光的波动相矛盾，即光电效应的瞬时性。根据涨落理论，如果入射光很弱，照射时间会更长，金属中的电子可以积累足够的能量，飞出金属表面。然而，事实是，

3、只要光的频率高于金属的极限频率，光电子的产生几乎是瞬时的，不超过10-9s，不管光的强度如何。用波动理论解释光电效应的难点：1 .波动理论不能解释为什么所有的金属都有极限频率或极限波长。2.波动理论不能解释光电效应的瞬时性。1900年，德国物理学家普朗克在研究物理热辐射定律时发现，只有当电磁波的发射和吸收不是连续的，而是逐一进行时，理论计算的结果才能与实验事实相一致。这种能量叫做能量。普朗克还认为，每种能量都等于氢，氢是辐射电磁波的频率，氢是一个常数，叫做普朗克常数，实验测得氢=6.631034。普朗克将物理学引入量子世界。受赵普浪客的启发，爱因斯坦在1905年提出光在空间中的传播不是连续的，

4、而是一个拷贝，每个拷贝被称为光量子，简称为光子。光子的能量e与光的频率成正比，即光子的能量Eh，其中h是常数。根据公式Eh，每个光子的能量只取决于光的频率。例如，蓝光的频率高于红光，所以蓝光光子的能量大于红光光子的能量。相同颜色、不同强度的光反映了单位时间内单位面积上的光子数。当光子照射金属时，它的能量可以被金属中的电子吸收。电子吸收光子后，其能量增加。如果能量足够大，电子可以克服金属中正电荷的吸引力，离开金属表面，逃逸并成为光电子。不同金属中正电荷与电子的结合程度不同，所以电子逃逸所做的功也不同。如果光子的能量e小于逃逸电子所需的功的最小值w，那么无论光有多强，照射时间有多长，也就是说，能量

5、相对较小的光子无论有多少电子都不能从金属中逃逸出来。这解释了为什么频率是有限的。金属中的电子吸收光子非常快，这解释了光电效应的瞬时性。光子理论可以很好地解释光电效应。在光电效应中，金属中的电子飞出金属表面时，必须克服原子核的引力才能做功。金属中不同的电子需要不同的功才能脱离金属，所以电子脱离金属所做的功的最小值叫做金属的功函数。3.光电效应方程：如果入射光子的能量hv大于功函数W，那么一些光电子在离开金属表面后会有剩余能量，然后这些剩余能量会转化为光电子的动能。因为不同的电子需要不同的功才能脱离金属，所以它们吸收光子能量并脱离金属后剩余的动能也是不同的。由于功函数W是从金属中分离电子所需的功的

6、最小值，如果用Ek来表示具有最大动能的光电子的动能，则有以下关系：这种关系通常称为爱因斯坦光电效应方程。1.光电效应：电子在光的照射下从物体中发射出来的现象。2.光电子：在光电效应中发射的电子。3.光电效应条件：入射光频率等于或大于极限频率4。光电效应定律：只有当入射光的频率高于某一频率v0，即极限频率时，才会发生光电效应；光电效应的发生时间非常短，几乎不需要时间。光电子的最大初始动能与入射光强度无关，只是随着入射光频率的增加而增加(线性关系)；当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。课堂总结，2。光子能量公式：E=hv，其中v是光子的频率；h是普朗克常数，h=6.63

7、1034 J.S. 3。光电效应范围1。金属功函W :使电子从某一金属脱离出来完成这一金属功函所做的功的最小值。2.爱因斯坦光电效应方程Ek=hv-w，1。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _现象称为光电效应，发射的电子称为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。物体在光的照射下发射电子和光电子。在演示光电效应的实验中，不带电的锌板与灵敏的验电器相连。当用弧光灯照射锌板时，验电器的指针以如图所示的角度打开。此时，()A锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电D锌板。巩固练习：3。如果用绿光照射金属板时不能产生光电效应，下列哪种方法可能导致金属中产生光电效应()增加入射光的强度b增加光的照射时间c切换到黄光d切换到紫光d 4。当一定频率的光照射到金属表面时，电子从金属表面逃逸。如果光的频率保持不变，强度降低，那么下面的结论是正确的：当光的强度减弱到一定值时，将没有电子从b逃逸，从c逃逸的电子数肯定会减少，从c逃逸的电子数可能会增加，从d逃逸的电子数可能保持不变。b)光电子的初始速度与辐照频率成正比；c)光电子的最大初始动能与辐照频率成正比；d)光电子的最大初始动能随着辐照频率的增加而增加。电磁波辐射的光子能量值为()Ahc/Bh/c Ch/Dhc，A，7和A，7，三种