因：为 EK1 2mevc2eU c
代E 入 k hW 0可得
hW0 eUc
h
17
四、光电效应在近代技术中的应用
1、光控继电器 可以用于自动控制， 自动计数、自动报警、
K K1
K2
自动跟踪等。
K4 K3
放大器
K5
2、光电倍增管
控制机构
可对微弱光线进行放大，
可使光电流放大105~108
倍，灵敏度高，用在工
hEk W0
或 Ek hW0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0
——金属的逸出功
h
13
3、光子说对光电效应的解释
①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hν>W0时，才有光电子逸出，
光电效应的截止频率。
c
W 0就是
h
②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。
③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。
h
14
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并 未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波 动理论。
4、光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效 应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的 值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论 的正确。
mevc2
eUc
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. 光的频率 改变
时，遏止电压也会改变。
阴极
A
K
阳极
G
V
光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，
与入射光的强弱无关。h
7
b. 存在截止频率c
经研究后发现：
对于每种金属，
都相应确定的截
止频率c 。
•当入射光频率
mevc2
eUc
一 一
E v
－
F
E
则I=0，式中UC为遏止电压
h
速率最大的是 vc
最大的初动能 5
(2) 存在遏止电压和截止频率
A
阳极
V
阴极
K
G
光电效应伏安特性曲线
饱 和 电
I
黄光（ 强）
流
遏 止
Is
兰光
电
压
黄光（ 弱）
Ub Uha
O
U6
(2) 存在遏止电压和截止频率 a.存在遏止电压UC
1 2
当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸 出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光 电子。
光电子定向移动形成的电流叫光电流
h
3
2、光电效应实验规律
（1）存在饱和电流
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。
A
阳极
V
阴极
K
G
实验表明：
入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光
电子数越多。
h
4
(2) 存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC：使光电流减小到零的反向电压
++++++
U=0时，I≠0， 因为电子有初速度 A
UK
加反向电压，如右图所示：
一
光电子所受电场力方向与光电子 一
速度方向相反，光电子作减速运 一
动。若
一
1 2
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电
效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
h
15
爱因斯坦由于对光电效
应的理论解释和对理论 物理学的贡献获得1921 年诺贝尔物理学奖
密立根由于研究基本电荷和
光电效应，特别是通过著名
的油滴实验，证明电荷有最
小单位。获得1923年诺贝
h 尔物理学奖
16
思考与讨论
② 不实管验光表的明频:对率于如一何定，颜只色要(光频足率够)的强光，, 电子都可获 得足无够论能光量的从强而弱逸如出何表,遏面止，电不压应是存一在样截的止.频率。
③ 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
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h 来解释光电效应。 11
> c 时，电子
才能逸出金属
表面；
•当入射光频率 < c时，无论光强3) 具有瞬时性
A
阳极
V
实验结果：即使入射光的强度
阴极
非常微弱，只要入射光频率大
K
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。
G 更精确的研究推知，光电子发 射所经过的时间不超过10－9 秒 （这个现象一般称作“光电子 的瞬时发射”）。
④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎
是瞬时的，一般不超过10-9秒.
h
10
二、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 温越度强不， 很逸 高出 时的 ，电子数不越能多大，量光逸电出流，也 是就 由越 于大 受。 √
①到光金越属强表，面光层电的子引的力初作动用能，应电该子越要大从，金所属以中遏挣止电 压脱U出C应来与，光必的须强克弱服有这关个。引力做功。
光电效应在极短的时间内完成
h
9
勒纳德等人通过实验得出以下结论：
①对于任何一种金属，都有一个极限频率，
入射光的频率必须大于这个极限频率，才能 发生光电效应，低于这个频率就不能发生光 电效应； ② 当入射光的频率大于极限频率时，入射 光越强，饱和电流越大；
③光电子的最大初动能与入射光的强度无关， 只随着入射光的频率增大而增大；
人教版选修3-5
第十七章 波粒二象性
第二节 光的粒子性
h
1
一、光电效应的实验规律
用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带 电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时， 再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指 针张角会变大。。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
h
2
1、什么是光电效应
三、爱因斯坦的光电效应方程
爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启 发，他提出：
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ν 的光的能量子为hν。这些能
量子后来被称为光子。
Eh
爱因斯坦的光子说
h
12
1、光子：
2、爱因斯坦的光电效应方程
一个电子吸收一个光子的能量hν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：
程、天文、科研、军事
等方面。
h
A
18
应用
光电管 •光 I
A K
电流计
电源
h
19
四、康普顿效应
1、光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方 向发生改变,这种现象叫做光的散射
2、康普顿效应
1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实 验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的 射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波 长的改变量与散射角有关，而与入射线波长 和 散射物质都无关。