光光光的粒子性課件

光光光的粒子性課件第一頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日2.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流達(dá)到某一值后不再增大，即達(dá)到飽和值。因?yàn)楣庹諚l件一定時(shí)，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。實(shí)驗(yàn)表明：入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。思考：為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路中有電流嗎？分析解答：光束照在陰極K上會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，但只有極少的電子能到達(dá)陽(yáng)極A，電路中電流很小。加了正向電壓后，大量的電子在電場(chǎng)力的作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，形成較大電流。（加正向電壓的目的是放大實(shí)驗(yàn)效果，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)“可見(jiàn)性”）。思考：保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會(huì)怎樣變化？陽(yáng)極陰極第二頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日：使光電流減小到零的反向電壓－++++++

一一一一一一v加反向電壓，如右圖所示：光電子所受電場(chǎng)力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運(yùn)動(dòng)。若最大的初動(dòng)能U=0時(shí)，I≠0，因?yàn)殡娮佑谐跛俣葎tI=0，式中UC為遏止電壓(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UCEEUFKA第三頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)表明:對(duì)于一定顏色(頻率)的光,無(wú)論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓是一樣的.光的頻率

ν改變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變。(2)存在遏止電壓和截止頻率a.存在遏止電壓UC光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。IIsUaOU黃光（強(qiáng)）黃光（弱）光電效應(yīng)伏安特性曲線遏止電壓飽和電流蘭光Ub思考：對(duì)剛才的實(shí)驗(yàn)，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強(qiáng)度，電路中會(huì)有光電流嗎？減弱光的強(qiáng)度，遏止電壓會(huì)減小嗎？第四頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)：b.存在截止頻率νc對(duì)于每種金屬，都相應(yīng)確定的截止頻率νc。

當(dāng)入射光頻率ν

>νc時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率ν<νc時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。(2)存在遏止電壓和截止頻率第五頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)結(jié)果：即使入射光的強(qiáng)度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉(zhuǎn)。更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經(jīng)過(guò)的時(shí)間不超過(guò)10－9秒（這個(gè)現(xiàn)象一般稱作“光電子的瞬時(shí)發(fā)射”）。光電效應(yīng)在極短的時(shí)間內(nèi)完成(3)具有瞬時(shí)性陽(yáng)極陰極猜測(cè)：電子是怎樣吸收入射光的能量的呢？當(dāng)年愛(ài)因斯坦等大量科學(xué)家也在做這樣類似的猜測(cè)。思考：如果入射光的頻率超過(guò)截至頻率，做兩次實(shí)驗(yàn)，第一次用很弱的光照射，第二次用很強(qiáng)的光照射，請(qǐng)問(wèn)那一次光電子從鋅板跑出來(lái)的時(shí)間長(zhǎng)些？第六頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日勒納德等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：①對(duì)于任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；②當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大；③光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9秒.

第七頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日

以上三個(gè)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的，所以無(wú)法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來(lái)解釋光電效應(yīng)。逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。光越強(qiáng)，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。①光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)。②不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。③如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需的能量，這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10-9S?！虒?shí)驗(yàn)表明:對(duì)于一定顏色(頻率)的光,無(wú)論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓是一樣的.溫度不很高時(shí)，電子不能大量逸出，是由于受到金屬表面層的引力作用，電子要從金屬中掙脫出來(lái)，必須克服這個(gè)引力做功。二.光電效應(yīng)解釋中的疑難第八頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日1.光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來(lái)被稱為光子。愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)愛(ài)因斯坦從普朗克的能量子說(shuō)中得到了啟發(fā)，他提出：三.愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程第九頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日2.愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程或——光電子最大初動(dòng)能

——金屬的逸出功

W0一個(gè)電子吸收一個(gè)光子的能量hν后，一部分能量用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek，即：第十頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日3.光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋①愛(ài)因斯坦方程表明，光電子的初動(dòng)能Ek與入射光的頻率成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。只有當(dāng)hν>W0時(shí)，才有光電子逸出，就是光電效應(yīng)的截止頻率。②電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間，光電流自然幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。③光強(qiáng)較大時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子多，因而飽和電流大。第十一頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月28日由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。4.光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證

美國(guó)物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛(ài)因斯坦方程，h的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。第十二頁(yè)，共十三頁(yè)，2022年，8月