光电效应教案优秀PPT.ppt

光电效应教案第1页，本讲稿共19页光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置光电效应实验装置OOOOOOVGAKBOOmIs饱饱和和电电流流光光 强强 较较 强强IUaOU光光 强强 较较 弱弱遏遏止止电电压压 一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律（下一页）（下一页）第2页，本讲稿共19页 2.光电子初动能和入射光频率的关系光电子初动能和入射光频率的关系 1.光电流与入射光光强的关系光电流与入射光光强的关系 结论：结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光 光强成正比光强成正比.实验指出：饱和光电流和入射光光强成正比。实验指出：饱和光电流和入射光光强成正比。当反向电压加至当反向电压加至 时光电流为零，称时光电流为零，称 为为遏止电压遏止电压。遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：（下一页）（下一页）第3页，本讲稿共19页和金属有关的恒量和金属有关的恒量Uo和金属无关的普适恒量和金属无关的普适恒量k实验指出：遏止电压和入射光频率有线性关系，即：实验指出：遏止电压和入射光频率有线性关系，即：遏止电压与入射光频率的实验曲线遏止电压与入射光频率的实验曲线（下一页）（下一页）oUa0第4页，本讲稿共19页结论：结论：光电子初动能和入射光频率成线性关系，光电子初动能和入射光频率成线性关系，与入射光光强无关。与入射光光强无关。3、存在截止频率（红限）、存在截止频率（红限）对于给定的金属，当照射光频率对于给定的金属，当照射光频率 小于某一小于某一数值（称为红限）时，无论照射光多强都不会产生数值（称为红限）时，无论照射光多强都不会产生光电效应。光电效应。（下一页）（下一页）第5页，本讲稿共19页结论结论：光电效应的产生几乎无需时间的累积：光电效应的产生几乎无需时间的累积因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：称为红限（称为红限（截止频率截止频率）4.光电效应瞬时响应性质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电子出现只需要 的时间。的时间。（下一页）（下一页）第6页，本讲稿共19页几种金属的红限及逸出功几种金属的红限及逸出功c=0+钯 Pd金 Au汞 Hg钛 Ti铯 Cs12.111.610.99.9248025802750303065201.94.14.54.85.0金金 属属红红 限限逸逸 出出 功功(Hz)(A)04.8（eV)10140（下一页）（下一页）第7页，本讲稿共19页 1.按经典理论光电子的初动能应决定于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。入射光的光强，而不决定于光的频率。二、经典电磁波理论的缺陷二、经典电磁波理论的缺陷3.无法解释光电效应的产生几乎无须无法解释光电效应的产生几乎无须 时间的积累。时间的积累。2.无法解释红限的存在。无法解释红限的存在。（下一页）（下一页）第8页，本讲稿共19页三、三、爱因斯坦方程爱因斯坦方程 光量子（光子）光量子（光子）爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程 爱因斯坦光子假说爱因斯坦光子假说：一束光是以光速一束光是以光速 C 运动的运动的粒粒子（称为光子）流，子（称为光子）流，光子的能量为：光子的能量为：一一部分转化为光电子的动能，即：部分转化为光电子的动能，即：金属中的自由电子吸收一个光子能量金属中的自由电子吸收一个光子能量以后，以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功出功A，（下一页）（下一页）第9页，本讲稿共19页3.从方程可以看出光电子初动能和照射光的从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率频率 成线性关系。成线性关系。爱因斯坦对光电效应的解释：爱因斯坦对光电效应的解释：2.2.电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，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。所以无须时间的累积。1.1.光强越大，光子数越多，释放的光电子也越多，光强越大，光子数越多，释放的光电子也越多，-所以所以 ，光电流也越大。，光电流也越大。4.4.从光电效应方程中，当初动能为零时，可得到从光电效应方程中，当初动能为零时，可得到 红限频率：红限频率：（下一页）（下一页）第10页，本讲稿共19页光子的能量、质量和动量光子的能量、质量和动量因为：因为：由于光子速度恒为由于光子速度恒为C，所以光子的，所以光子的“静止质量静止质量”为零为零.光子质量光子质量:光子的动量：光子的动量：光子能量光子能量:（下一页）（下一页）第11页，本讲稿共19页四、光的波粒二象性四、光的波粒二象性 光子的能量光子的能量 ,质量质量 ，动量，动量 是表示粒子特性的是表示粒子特性的物理量，物理量，而波长而波长 ，频率，频率 则是表示波动性的物理量，则是表示波动性的物理量，这就表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性，这就表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性，即具有波粒二象性。即具有波粒二象性。（下一页）（下一页）第12页，本讲稿共19页A.爱因斯坦爱因斯坦 对现物理方面对现物理方面的贡献，特别的贡献，特别是阐明光电效是阐明光电效应的定律应的定律1921诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖（下一页）（下一页）第13页，本讲稿共19页例例1、在铝中移出一个电子需要、在铝中移出一个电子需要4.2eV的能量，波长为的能量，波长为200nm的光射到其表面，的光射到其表面，求：求：（1）光电子的最大动能；光电子的最大动能；（2）遏制电压；遏制电压；（3）铝的截至波长。铝的截至波长。解：解：（下一页）（下一页）（1）（2）（3）第14页，本讲稿共19页解：解：由爱因斯坦方程由爱因斯坦方程其中其中遏制电压与入射光频关系遏制电压与入射光频关系钠的遏制电压与钠的遏制电压与入射光频关系入射光频关系（下一页）（下一页）例例 根据图示根据图示确定确定以下各量：以下各量：(1)钠的红限频率钠的红限频率 ；(2)普朗克常数普朗克常数 h；(3)钠的逸出功钠的逸出功 W。第15页，本讲稿共19页(1)(1)从图中得出从图中得出从图中得出从图中得出钠的遏制电压与钠的遏制电压与入射光频关系入射光频关系（下一页）（下一页）(2)第16页，本讲稿共19页钠的遏制电压与钠的遏制电压与入射光频关系入射光频关系得得 普朗克常数普朗克常数(3)(3)钠的逸出功钠的逸出功（下一页）（下一页）第17页，本讲稿共19页练习册练习册P79 二、填空题：二、填空题：5、频率为、频率为 的两束光，先后照射到同一种金的两束光，先后照射到同一种金属上，均产生光电效应，已知金属的红限频率为属上，均产生光电效应，已知金属的红限频率为 两两次照射时遏止电压次照射时遏止电压Ua1=2Ua2 ，则两种单色光的频，则两种单色光的频率关系为：率关系为：遏制电压与入射光频关系遏制电压与入射光频关系解：解：由由（下一题）（下一题）第18页，本讲稿共19页6、保持光电管上电势差不变，若入射单色光光强增大，、保持光电管上电势差不变，若入射单色光光强增大，则从阴极逸出的光电子的最大动能和飞到阳极的电子的则从阴极逸出的光电子的最大动能和飞到阳极的电子的最大动能变化为（最大动能变化为（）因为入射单色光的光强增大，只是增加光电子的数因为入射单色光的光强增大，只是增加光电子的数量，光电流增大。量，光电流增大。由爱因斯坦方程由爱因斯坦方程可知，只要入射单色光频率不变，那么，从阴极逸出的可知，只要入射单色光频率不变，那么，从阴极逸出的光电子的最大动能就不变；而保持光电管上电势差不变光电子的最大动能就不变；而保持光电管上电势差不变，则飞到阳极的电子的最大动能也不变。，则飞到阳极的电子的最大动能也不变。不变不变下面学习下面学习“康普顿效应康普顿效应”第19页，本讲稿共19页