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光电效应 光子解析


问题:回顾光的电磁说的能量观点
1、光作为电磁波,传播能量时是连续的还是 断断续续的? 答:光作为电磁波,传播能量时是连续的
2、光作为电磁波,能量与振幅相关还是与频 率相关? 答:光作为电磁波,振幅越大,能量越大,光 的强度越大;光的能量与频率无关。
光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步
光电效应: 光照射金属表面, 金属中有电子逸出 的现象。溢出的电 子称为光电子。
➢从金属最表层飞出的电 V 子,只需克服逸出功,发
射时动能最大
➢从内部出来的电子沿途 V’ 与其它粒子碰撞,损失部
分能量,发射时动能较小
金属最表层电子克服 逸出功W0 作 为光电子发射时具有 最大初动能EK 。
EK=E(金属最表层电子吸收的光能)-W0
问题:利用光的电磁说如何实现以下四件事?
➢在某金属发生光电效应的前提下,如何增大光电子
光电效应的四条实验规律:
①光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光的 强度 无 关,只与入射光的 频率 有关。这一点与光的电磁说 矛盾。
②入射光频率一定时,入射光的 强度 越大,饱和光电流越 大(或单位时间内发射的光电子数目越多)。这一点与光的 电磁说 相符 。 ③入射光的频率 大于 金属的极限频率,能发生光电效应 入射光的频率 小于或等于 金属的极限频率,不能发生光电效 应。这一点与光的电磁说 矛盾。 ④光电效应具有 瞬时 性。这一点与光的电磁说 矛盾 。
利用实验仪测出不同频率入射光对应的反向截止电压:
UC / V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/1014Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
入射光频率减小到 某一值时,即使不 加反向电压也没有 光电流。这表明没 有光电子逸出。
此时的入射光频率称为金属的截止频率(或极限频率)
③如何解释正向电压增大到一定程度后光电流不 再增大,即达到饱和值?(结合电流定义分析) 饱和光电流大小反映单位时 间阴极发射光电子数目多少

正向电压
改变光的强度和频率,再描两条伏安特性曲线,比较后填空 ①光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光的 强度 无 关,只与入射光的 频率 有关。这一点与光的电磁说 矛盾 。
1.光作为电磁波,传播能量时是连续的。 2.光作为电磁波,振幅越大,能量越大, 光的强度越大;光的能量与频率无关。
实验探究:对光电效应的定量分析与计算
智能光电效应实验仪
研究光电效应 的实验原理图
实验探究:对光电效应的定量分析与计算
研究光电效应 的实验原理图
结合光电管的伏安特性曲线分析:
①电压为零时光电流不为零说明什么? ②反向电压表明阴极K接电源的哪极?如何解释 反向电压为Uc时光电流为零? ③如何解释正向电压增大到一定程度后光电流不 再增大,即达到饱和值?(结合电流定义分析)
➢ 在某金属发生光电效应的前提下,如何增大光电子的最 大初动能?增大光强或延长光照时间(光的电磁说观点)
改变光的强度和频率,再描两条伏安特性曲线,比较后填空 ②入射光频率一定时,入射光的 强度 越大,饱和光电流越 大(或单位时间内发射的光电子数目越多)。这一点与光的 电磁说 相符 。
➢ 在某金属发生光电效应的前提下,如何增大单位时间内发 射光电子的数目?增大光强(光的电磁说观点)
继续完成填空:
③入射光的频率 大于 金属的极限频率,能发生光电效应 入射光的频率 小于或等于 金属的极限频率,不能发生光电效 应这一点与光的电磁说 矛盾 。
➢ 在某金属未发生光电效应的前提下,如何能发生光电效应? 增大光强或延长光照时间(光的电磁说观点)
入射光频率大于金属极限频率时,从光照到光电子发射需多久?
④光电效应具有 瞬时 性。这一点与光的电磁说 矛盾 。 ➢ 在某金属发生光电效应的前提下,改用同频率弱光照射,从 光照到光电子发射的时间将怎样改变?延长(光的电磁说观点)
光电效应的四条实验规律:
①光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光的 强度 无 关,只与入射光的 频率 有关。这一点与光的电磁说 矛盾 。
普朗克对黑体辐射的研究结果:
Hale Waihona Puke 普朗克普朗克在1900年研究黑体辐 射的规律时发现,只有假设 电磁波的发射和吸收是不连 续的,而是一份一份进行的, 计算的结果才能和实验结果 相符。这个不可再分的最小
能量值叫做能量子E=hν,ν
是电磁波的频率,h是一个常 量,被称为普朗克常量,其 值为:h=6.63×10 – 34 J·s
光 电 效 应 光 子
问题:回顾前人对光的本性的认识历程
➢ 牛顿微粒说(1672 英国) ➢惠更斯波动说(1690 荷兰)
➢托马斯·杨双缝干涉实验(1801 英国)
➢菲涅耳衍射实验(1814 法国)
➢麦克斯韦建立光的电磁说(1864 英国) 预言电磁波并理论证明其真空传播速度与光速相同 ➢赫兹(1888 德国) 实验证明电磁波真实存在且真空中传播速度确实与 光速相同
现象分析:
①紫外线照射锌板前,锌板中的电子为何不从锌板 表面逸出?
②紫外线照射锌板时,锌板中的电子为何能克服引 力束缚从表面逸出? ③金属最表层电子和金属较内层电子谁更容易逸出?
逸出功W0的概念
光电效应中,使金属最表 层电子脱离金属束缚恰好 逸出时所做的功最小,叫 做金属的逸出功W0。
最大初动能EK的概念
②入射光 频率 一定时,入射光的 强度 越大,饱和光电流越 大(或单位时间内发射的光电子数目越多)。这一点与光的 电磁说 相符 。 ③入射光的频率 大于 金属的极限频率,能发生光电效应 入射光的频率 小于或等于 金属的极限频率,不能发生光电效 应这一点与光的电磁说 矛盾 。
④光电效应具有 瞬时 性。这一点与光的电磁说 矛盾 。



结合光电管的伏安特性曲线分析:
①电压为零时光电流不为零说明什么?
光电子确实有初动能

结合光电管的伏安特性曲线分析:
②反向电压表明阴极K接电源的哪极?如何解释 反向电压为Uc时光电流为零?
EK=eUC
遏止电压(或反向截止电压)大
小反映光电子最大初动能大小
F
+
-
E

反向电压
结合光电管的伏安特性曲线分析:
的最大初动能?
延长光照时间或增大光强
➢在某金属发生光电效应的前提下,如何增大单位面
积在单位时间内发射光电子的数目?
增大光强
➢在某金属未发生光电效应的前提下,如何能发生光
电效应?
延长光照时间或增大光强
➢在某金属发生光电效应的前提下,改用同频率弱光 照射,从光照到光电子发射的时间将怎样改变?延长
光的电磁说 的能量观点
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