172 科学的转折：光的粒子性.ppt

17.2 17.2 科学的转折：科学的转折：光的粒子性光的粒子性第第第第1 1课时课时课时课时松阳一中松阳一中松阳一中松阳一中 徐坚徐坚徐坚徐坚1、光电效应、光电效应光电子光电子指针为什么会偏转呢？指针为什么会偏转呢？光电流光电流2.2.光电效应实验光电效应实验规律规律光照强度保持不变，电压从光照强度保持不变，电压从0开始增大开始增大发现发现发现发现:光电流从较小的一个值开始逐渐增大，光电流从较小的一个值开始逐渐增大，光电流从较小的一个值开始逐渐增大，光电流从较小的一个值开始逐渐增大，增大到一定值后保持不变增大到一定值后保持不变增大到一定值后保持不变增大到一定值后保持不变增大光照强度增大光照强度发现：发现：发现：发现：光电流又开始增大光电流又开始增大光电流又开始增大光电流又开始增大（1）存在饱和电流）存在饱和电流 实验表明：实验表明：实验表明：实验表明：对于一定频率的光，入射光越强，单位时间内对于一定频率的光，入射光越强，单位时间内对于一定频率的光，入射光越强，单位时间内对于一定频率的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，饱和电流越大。发射的光电子数越多，饱和电流越大。发射的光电子数越多，饱和电流越大。发射的光电子数越多，饱和电流越大。电压反向电压反向电压反向电压反向保持光照强度，反向电压从保持光照强度，反向电压从0开始增大开始增大发现：发现：发现：发现：光电流从某个值开始减小，光电流从某个值开始减小，光电流从某个值开始减小，光电流从某个值开始减小，电压为某个值时，电流变为零电压为某个值时，电流变为零电压为某个值时，电流变为零电压为某个值时，电流变为零增大光照强度增大光照强度发现：发现：发现：发现：电流仍然为零电流仍然为零电流仍然为零电流仍然为零IIsOU光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流黄光（黄光（强）强）Ua黄光（黄光（弱）弱）U绿光绿光b最大的初动能最大的初动能（2）存在）存在遏止电压遏止电压U UC C实验表明实验表明:对于一定对于一定对于一定对于一定颜色颜色颜色颜色(频率频率频率频率)的光的光的光的光,无论光的无论光的无论光的无论光的强弱如何强弱如何强弱如何强弱如何,遏止电压是一样的遏止电压是一样的遏止电压是一样的遏止电压是一样的。光的频率。光的频率。光的频率。光的频率越大，越大，遏止电压越大遏止电压越大遏止电压越大遏止电压越大 光电子的光电子的光电子的光电子的最大初动能最大初动能最大初动能最大初动能只与只与只与只与入射光的频率入射光的频率入射光的频率入射光的频率有有有有关，与入射光的强弱无关。关，与入射光的强弱无关。关，与入射光的强弱无关。关，与入射光的强弱无关。经研究后发现：经研究后发现：（3）存在存在截止频率截止频率 c（极限频率极限频率）当入射光频率当入射光频率当入射光频率当入射光频率 减小到某个值减小到某个值减小到某个值减小到某个值时，即使不加反向电压，也没时，即使不加反向电压，也没时，即使不加反向电压，也没时，即使不加反向电压，也没有光电流有光电流有光电流有光电流不同的金属，这个值是不同的不同的金属，这个值是不同的不同的金属，这个值是不同的不同的金属，这个值是不同的进一步实验表明：进一步实验表明：进一步实验表明：进一步实验表明：即使即使入射光的强度非常微弱，入射光的强度非常微弱，只要入射光频率只要入射光频率只要入射光频率只要入射光频率大于大于大于大于被被被被照金属的极限频率照金属的极限频率照金属的极限频率照金属的极限频率，电，电流表指针也几乎是随着流表指针也几乎是随着入射光照射就入射光照射就立即立即偏转。偏转。更精确的研究推知，光电子发射所经过的更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过时间不超过10109 9 秒秒。(4)(4)(4)(4)具有瞬时性具有瞬时性具有瞬时性具有瞬时性电子是如何吸收入射光的能电子是如何吸收入射光的能电子是如何吸收入射光的能电子是如何吸收入射光的能量的呢？量的呢？量的呢？量的呢？以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。以无法用经典的波动理论来解释光电效应。光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压压UC应与光的强弱有关。应与光的强弱有关。不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于这个时间远远大于10-9 S。二二.光电效应解释中的疑难光电效应解释中的疑难 逸出功逸出功w0