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物理光电效应第1页，本讲稿共14页光的电磁说光的电磁说v19世世纪纪末末，麦麦克克斯斯韦韦的的电电磁磁理理论论完完美美地地解解释释了了光光的的波波动动现现象象，光光的的电电磁磁说说得得到到了广泛的认同。了广泛的认同。v但但赫赫兹兹在在通通过过实实验验证证实实了了电电磁磁理理论论的的同同时时，也也发发现现了了一一个个用用电电磁磁理理论论无无法法解解释释的的现现象象光电效应。光电效应。第2页，本讲稿共14页光电效应光电效应v1、在在光光（包包括括不不可可见见光光）的的照照射射下下，使使物物体体发发射射出出电电子子的的现现象象叫叫做做光光电电效效应应。v2、发射出来的电子叫做、发射出来的电子叫做光电子光电子。光电效应光电效应第3页，本讲稿共14页光电管光电管u u1.光光电电管管就就是是利利用用光光电电效效应应把把光光信信号号转转变变成成电电信号的一种传感器。信号的一种传感器。u u2.阴阴极极发发出出的的光光电电子子被被阳阳极极收收集集，在在回回路路中中会会形成电流，称为形成电流，称为光电流光电流。第4页，本讲稿共14页光电管光电管u u3.光光光光电电电电管管管管的的的的工工工工作作作作原原原原理理理理:为为了了把把光光电电子子尽尽可可能能多多地地收收集集到到阳阳极极，以以增增强强光光电电流流，通通常常还还在在光光电电管管两两极极加加上上正正向向电电压压，如如图图所所示示，光光电电流流在在电电阻阻的的两两端端产产生生电电压压Uabab，随随随随着着着着交交交交的的的的强强强强弱弱弱弱变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化。这样，光电管就把光信号变成了电信号。这样，光电管就把光信号变成了电信号。这样，光电管就把光信号变成了电信号。这样，光电管就把光信号变成了电信号。第5页，本讲稿共14页探究光电流的大小探究光电流的大小v光光电电流流的的产产生生是是光光照照射射的的结结果果，那那么么，光光电电流的大小跟入射光的哪些因素有关呢？流的大小跟入射光的哪些因素有关呢？v猜想：与入射光的强度和频率可能有关猜想：与入射光的强度和频率可能有关v实验原理和装置：实验原理和装置：v实验步骤：实验步骤：（控制变量法）（控制变量法）v记录数据：记录数据：第6页，本讲稿共14页u u1 1、当当入入射射光光的的频频率率较较低低时时，无无论论光光多多么么强强，照照射射时时间间多多长长，光光电电管管都都不不会会发发射射光光电电子子，不不能能产产生光电流。生光电流。u u2、当当当当入入入入射射射射光光光光的的的的频频频频率率率率较较较较高高高高时时时时，才才才才会会会会产产产产生生生生光光光光电电电电流流流流，这这这这个个个个频率称为频率称为频率称为频率称为极限频率极限频率极限频率极限频率，其对应的波长称为，其对应的波长称为极限波长极限波长。u u3 3、当当入入射射光光的的频频率率大大于于极极限限频频率率时时，光光电电流流强强度度与入射光的强度有关。与入射光的强度有关。实验结论实验结论第7页，本讲稿共14页u u从从光光电电管管阴阴极极射射出出的的光光电电子子具具有有一一定定的的动动能能。为为了了测测量量光光电电子子的的动动能能，可可以以在在光光电电管管的的两两个个电电极极上上加加上上反反向向电电压压，用用于于阻阻止止光光电电子子到到达阳极。达阳极。u u你你你你认认认认为为为为在在在在强强强强度度度度和和和和频频频频率率率率一一一一定定定定的的的的光光光光照照照照射射射射下下下下，反反反反向向向向电电电电压压压压增增增增大大大大，回回回回路路路路中中中中的的的的光光光光电电电电流流流流会会会会怎怎怎怎样变化？样变化？样变化？样变化？u u回回路路中中的的光光电电流流会会随随着着反反向向电电压压的的增增加加而而减减小小，当当反反向向电电压压达达到到一一定定数数值值时时，光光电电流流将将会会减减小小到到零零，我们把这时的电压称为我们把这时的电压称为遏止电压遏止电压。探究光电子的动能大小探究光电子的动能大小第8页，本讲稿共14页遏止电压遏止电压u u光电子克服反向电场力所做的功为：光电子克服反向电场力所做的功为：W=eU；u u如如果果光光电电子子到到达达阳阳极极的的速速度度刚刚好好为为零零，根根据据能能量量守守恒恒定律，光电子出射时的最大初始动能为：定律，光电子出射时的最大初始动能为：u u可可见见，光光电电子子的的最最大大初初始始动动能能可可以以通通过过测测量量遏止电压遏止电压来确定。来确定。第9页，本讲稿共14页u u猜猜想想:遏遏止止电电压压(光光电电子子最最大大初初动动能能)与与什什么么因素有关？因素有关？u u采用实验探究的方法，控制变量法采用实验探究的方法，控制变量法u u先先先先保保保保持持持持光光光光的的的的频频频频率率率率不不不不变变变变，逐逐逐逐渐渐渐渐增增增增大大大大电电电电压压压压，直直直直至至至至光光光光电电电电流流流流为为为为零零零零，记记记记录录录录遏遏遏遏止止止止电电电电压压压压的的的的值值值值。改改改改变变变变入入入入射射射射光光光光的的的的强强强强度度度度，记记记记录遏止电压的值。录遏止电压的值。录遏止电压的值。录遏止电压的值。u u然然后后，维维持持光光源源的的强强度度不不变变，改改变变入入射射光光的的频率，记录遏止电压的值。频率，记录遏止电压的值。探究光电子的最大初动能大小探究光电子的最大初动能大小光强及频率光强及频率光强及频率光强及频率第10页，本讲稿共14页v遏止电压与入射光的强度无关。遏止电压与入射光的强度无关。v入射光的频率越大，遏止电压越大，即光电入射光的频率越大，遏止电压越大，即光电子的最大初动能越大。子的最大初动能越大。实验结论实验结论第11页，本讲稿共14页讨论与交流讨论与交流u u随随着着反反向向电电压压逐逐渐渐增增大大，光光电电流流是是逐逐渐渐减减小还是突然减小？小还是突然减小？u u逐渐减小。逐渐减小。u u由此是否可以推测出射光电子的动能不一样？由此是否可以推测出射光电子的动能不一样？u u遏止电压对应的是所有光电子的动能吗？遏止电压对应的是所有光电子的动能吗？u u不不不不一一一一样样样样。光光光光电电电电效效效效应应应应中中中中从从从从金金金金属属属属出出出出来来来来的的的的光光光光电电电电子子子子，它它它它们们们们的的的的初初初初速速速速度度度度会会会会有有有有差差差差异异异异，初初初初动动动动能能能能会会会会有有有有差差差差异异异异，其其其其中最大者叫最大初动能。中最大者叫最大初动能。中最大者叫最大初动能。中最大者叫最大初动能。u u不是，遏止电压对应的光电子最大初动能。不是，遏止电压对应的光电子最大初动能。不是，遏止电压对应的光电子最大初动能。不是，遏止电压对应的光电子最大初动能。第12页，本讲稿共14页光电效应的光电效应的4条基本规律条基本规律v1.产生光电效应的条件：产生光电效应的条件：任何一种金属，都存在任何一种金属，都存在极限频率极限频率0，只有当入，只有当入射光频率射光频率0时，才能发生光电效应时，才能发生光电效应.v2.光电子的最大初动能：光电子的最大初动能：光电子的光电子的最大初动能最大初动能Ekm与入射光强度无关，与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大只随入射光频率的增大而增大.v3.光电效应的发生时间：光电效应的发生时间：几乎是瞬时发生的几乎是瞬时发生的 v4.光电流强度的决定因素：光电流强度的决定因素：当入射光频率当入射光频率0时，光电流随入射光强度的增大而增大时，光电流随入射光强度的增大而增大.第13页，本讲稿共14页v看表格思考下列问题：看表格思考下列问题：v（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内哪些金属发生光电效应能使表格内哪些金属发生光电效应?v（2）表中哪种金属最易发生光电效应）表中哪种金属最易发生光电效应?v（3）为什么各种金属的极限频率不同）为什么各种金属的极限频率不同?第14页，本讲稿共14页