光電效應(yīng)及其解釋高二下學(xué)期物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊

5.1光電效應(yīng)及其解釋普朗克的能量子說:

帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，是一份一份地輻射或吸收的，每一份叫做一個(gè)能量子，每一個(gè)能量子的能量

ε=hνh為普朗克常量：h=6.626×10-34J·s光的本質(zhì)是什么？重新提出“光的粒子性”

光是電磁波，它能很好地解釋光的干涉、衍射等現(xiàn)象，但是，光的波動說并不能成功地說明光的所有現(xiàn)象。早在1887年赫茲在做電磁的實(shí)驗(yàn)時(shí)，就偶然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)后來被稱作光電效應(yīng)的現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象使光的波動說遇到了無法克服的困難.赫茲讓帶負(fù)電的鋅板與驗(yàn)電器相連，驗(yàn)電器指針張開，用紫外線燈照射鋅板，觀察到驗(yàn)電器指針閉合，這個(gè)現(xiàn)象說明什么？表明鋅板在射線照射下失去了電子一.光電效應(yīng)現(xiàn)象光電子定向移動形成的電流叫光電流。當(dāng)光線照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。光電效應(yīng)：二.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)1.研究目的：光電效應(yīng)中電子發(fā)射情況

與照射光的強(qiáng)弱、光的顏色（頻率）

等物理量之間的關(guān)系。2.裝置介紹：①陰極K：發(fā)射光電子，陽極A：接收光電子，形成光電流。②微安表：測量光電流大小③電壓表：測量K、A間電壓④滑動變阻器：改變電源加在K、A電壓3.電源操作：①A接電源正級：正向電壓，光電子向A級加速運(yùn)動，光電流更大，實(shí)驗(yàn)效果更明顯。②A接電源負(fù)級：反向電壓，光電子向A級減速運(yùn)動。遏制光電流。4.實(shí)驗(yàn)規(guī)律：（1）任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率與金屬自身性質(zhì)有關(guān)！發(fā)生光電效應(yīng)條件：入射光V>Vc（2）存在飽和電流正向電壓U增加，光電流增大，但有一定的飽和值（因?yàn)閱挝粫r(shí)間發(fā)射的光電子數(shù)目有限）與光強(qiáng)度有關(guān)！4.實(shí)驗(yàn)規(guī)律：（3）存在截止電壓Uc（遏止電壓）

反向電壓為Uc時(shí)，恰好減速阻止所有光電子到達(dá)A板。設(shè)光電子逸出最大初速度為由圖可知和UC與光的頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)！（4）光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性4.實(shí)驗(yàn)規(guī)律：光電效應(yīng)的解釋中的疑難按照光的電磁理論，應(yīng)得出以下結(jié)論：①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；②光越強(qiáng)，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)；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。以上三個(gè)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的，所以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應(yīng)。二.愛因斯坦的光電效應(yīng)理論以普朗克量子假說為基礎(chǔ)假定電磁波本身的能量也是不連續(xù)的光本身是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子（光子）組成的一個(gè)光子能量是1.光子說(愛因斯坦于1905年提出)三.愛因斯坦的光電效應(yīng)方程在空間傳播的光不是連續(xù)的而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量跟它的頻率成正比。即:E＝hν，ν表示光的頻率，h叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳秒2.光電效應(yīng)方程①逸出功：金屬表面上的電子逸出時(shí)要克服金屬原子核的引力所做功.②光電效應(yīng)方程：hν＝W+Ek3.愛因斯坦光電效應(yīng)方程對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的解釋(1)解釋極限頻率：圖像橫截距表示極限頻率(2)解釋飽和電流：對于同種頻率的光，光

較強(qiáng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面的

光子數(shù)較多，因而飽和電流較大。有光電子射出時(shí)(3)解釋遏止電壓和最大初動能：和UC

與光的頻率成正相關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)！還與金屬逸出功有關(guān)。(4)遏止電壓Uc與光的頻率和逸出功W的關(guān)系三、康普頓效應(yīng)光的波動理論認(rèn)為，散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。入射波長與散射波長應(yīng)相等。美國物理學(xué)家康普頓研究了X射線通過石墨等較輕物質(zhì)產(chǎn)生的散射現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分，這種現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)?？灯疹D提效應(yīng)進(jìn)一步說明光具有粒子性四.光的波粒二象性1.光的波動性：干