1 2
mvm2
?
0
hν ? A? 0
为红限频率
ν?
A? h
ν0
(4)一个光子能量是整体的被电子吸收，不需要时间积 累，因此光电效应的弛豫时间可很短。
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大学物理
§15-2 光电效应 光的波粒二象性
四、光的波粒二象性
1、光子能量、质量与动量
光子能量 光子质量 光子动量
(2)
hν
?
1 2
mv
2 m
?
A
eUa
?
1 2
mv2m
hν? eUa ? A
Ua
?
h e
h(ν ?
νo)
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§15-2 光电效应 光的波粒二象性
? 光电效应的应用 光电管: 光电开关 , 红外成像仪 ,光电传感器等
光电倍增管 : (微光)夜视仪
测量波长在 200~1200 nm 极微弱光的功率
二、经典物理学所遇到的困难
按照光的经典电磁理论： 1、光电效应不应存在截止频率；
2、逸出光电子的初动能应随光强增大而增大， 与频率无关；
3、电子积累能量需要一段时间，光电效应不可能瞬 时发生。
三、爱因斯坦光电效应方程
1、爱因斯坦光量子假说 (1905)
(1)一束光: 是一束以光速运动的粒子流，
这些粒子称为 光子（或称光量子）
光具有“波粒二象性”
爱因斯坦“因在数学物理方面的成就，尤其发 现了光电效应实验规律”，获得了 1921年诺贝尔物 理奖。
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§15-2 光电效应 光的波粒二象性
例15-2：在光电效应实验中，已知阴极材料的逸出功 A
，
照射光的频率 ?> ?o ，
解：(1)求h：νo(1?)红A限?o；(2)ν遏o 止? 电hA压Ua 。
(3)只有当入射光频率 ? 大于一定的频率 ? 0时才会产
生光电效应
1 2
mV
2 m
?
0
ek? ? eU0 ? 0
?
?
U0 k
?
v0
?0 称为截止频率或红限频率
(4)光电效应是瞬时发生的 驰豫时间不超过 10-9s
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§15-2 光电效应 光的波二象性
(2)
1 2
mv
2 m
?
eU
a
Ua
?
hν? e
A e
比较
k ? h/e
1 2
mvm2
?
hν
?
A
U a ? kν ? U 0
U 0 ? A/e
可见 U a 与频率成线性关系，而与光的强度无关
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(3)若能发生光电效应必要求
? ? hν ? mc2
m ? hν c2
p ? mc ? h ν c ? hν ? h
c2
c?
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§15-2 光电效应 光的波粒二象性
2、光的“波粒二象性”
(1)在如光的干涉、衍射、偏振等实验现象中，光显 示出波动性；
(2)在如热辐射、光电效应、康普顿效应等实验现象 中光显示出粒子性。
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§15-2 光电效应 光的波粒二象性
(2)每个光子的能量 :
? ? hν
(3)光的强度决定于单位时间内通过单位面积的
光子数N :
S ? Nhν
2、爱因斯坦光电效应方程
当频率为 ? 光照射金属时， 一个电子是瞬间接收
一个光子全部能量 ，若获得能量足以挣脱金属束缚，
(2) 光电子的初动能随入射光的 频率线性增加， 而与入射光的 强度无关。
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§15-2 光电效应 光的波粒二象性
Ua ? kν ? U0
eU a ? e(kν ? U 0)
1 2
mVm2
?
ek ν
?
eU
0
Ua(V)
2.0
Cs Na Ca
1.0
0.0
4.0 6.0 8.0 10.0 ?(1014Hz)
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3、实验规律
i
(1) 饱和光电流强度 im 与入射 im2 光强 I 成正比
说明被光照射的电极上，
im1
单位时间内释出的光电子数
与入射光的强度成正比。
-Ua 0
I2 I1 光强 I2> I1
U
Ua ：称为遏止电势差 光电子的最大初动能
1 2
mVm2
?
eU
a
那么电子就可以释放出来，实现光电效应。
根据能量守恒，可得：
hν
?
1 2
mvm2
?
A
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A 为该金属材料的逸出功
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§15-2 光电效应 光的波粒二象性
3、光子理论对光电效应的解释 (1)当入射光的频率一定时，入射光越强则光子数 N
就越多，单位时间产生的光电子数就越多，饱 合光电流就越大。