光电效应与光的量子说课件.ppt

光的粒子性 江苏省扬中高级中学 何军光究竟是什么两个人物：牛顿为代表的微粒说 惠更斯为代表的波动说一、光电效应现象光电效应演示仪:观察现象2、存在着遏止电压和截止频率二、光电效应的基本规律3、效应具有瞬时性1、存在着饱和电流1、存在着饱和电流实验表明：入射光越强，饱和电流越大；入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。因为光照条件一定时，K发射的电子数目一定。单色光阳极GVAKR阴极2、存在着遏止电压和截止频率(1)存在遏止电压U:c使光电流减小到零的反向电压U+一 一 一 一 一 一v加反向电压，如右图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若最大的初动能U=0时，I0，因为电子有初速度则I=0，式中UC为遏止电压我们来看如图所示的实验：GVAKR单色光实验表明:对于一定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。当图中电流表G 的读数为0时，伏特表V的读数就是下式中的“Uc”。阳极阴极科学家曾做过类似于左图 的实验，他们用不同的单色光照射某种金属，看看哪些频率的光照射时能产生光电效应。再用不同的单色光照射别的金属，又看看哪种频率的光照射时产生光电效应。任何一种金属，都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。不同金属的截止频率不同。(2)存在截止频率:c经研究后发现：3、效应具有瞬时性GVAKR单色光实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过109 秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。光电效应几乎是瞬时发生的 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。三、光电效应解释中的疑难逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC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10 S。-9实验表明:对于一定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。四、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 的光的能量子为h。这些能量子后来被称为光子。爱因斯坦的光子说爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：（2）爱因斯坦的光电效应方程或光电子最大初动能 金属的逸出功 W0一个电子吸收一个光子的能量h后，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即：（3）光子说对光电效应的解释爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当hW0时，才有光电子逸出，就是光电效应的截止频率。电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。思考与讨论课本P34练习课本例题P34分析由上面讨论结果可得：对于一定金属，逸出功W0是确定的，电子电荷e和普朗克常量h 都是常量。所以遏止电压UC与光的频率之间是线性关系即：Uc图象是一条斜率为 的直线练习 课本例题P34分析由上面讨论结果可得：遏止电压Uc 与光电子的最大初动能Ek有关Ek越大，Uc 越高；Uc 为零，Ek为零，即没有光电子所以与遏止电压Uc=0对应的频率应该是截止频率c由以上分析可知：根据数据作Uc 图象即可求得遏止电压Uc=0对应的频率就是截止频率cUc图象是一条斜率为 的直线本节课小结 光的粒子性一、光电效应现象二、光电效应的基本规律2、存在着遏止电压和截止频率3、效应具有瞬时性1、存在着饱和电流入射光越强，饱和电流越大;入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应，不同金属的截止频率不同；（3）光子说对光电效应的解释（2）爱因斯坦的光电效应方程四、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：三、光电效应解释中的疑难