《光的粒子性》课件
2、若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应,则下列哪一
种方法可能使该金属发生光电效应(D )
A. 增大入射光的强度
B. 增加光的照射时间
C. 改用黄光照射
D. 改用紫光照射
3、三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的
金属a、b、c上,均恰能使金属中逸出光电子。已知三种光
线的波长λ甲>λ乙>λ丙,则A( )
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。
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年诺贝尔 物理学奖
A、用三种入射光照射金属a ,均可发生光电效应 B、用三种入射光照射金属c ,均可发生光电效应 C、用入射光甲和乙同时照射金属c,可能发生光电效应 D、用入射光甲照射金属b ,可能发生光电效应
△精确测量表明产生电流的时间不超过10-9 秒,即光 电效应几乎是瞬时的。
三.光电效应解释中的疑难
按照光的电磁理论,应得出以下结论:①光 越强,光电子的初动能应该越大,所以遏止电压 UC应与光的强弱有关 ;②不管光的频率如何, 只要光足够强,电子都可获得足够能量从而逸出 表面,不应存在截止频率 ;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10-9 S。
只由金属决定
Ek h W 0
W0 ch
由光的频率和金属决定 只由金属决定
U h W0 C e e 由光的频率和金属决定
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”
△光电子的能量只与入射光的频率有关,与入射光的强 度无关。
△入射光的频率减小到某一数值υc时,不会发生光电效应 现象。υc为截止频率(极限频率)(最低频率)
△光电效应现象的条件:υ≥ υc
△截止频率与被照金属有关。不同金属截止频率不同。
●光电效应具有瞬时性
△当频率超过截止频率时,无论入射光怎样微弱,几乎 在照到金属时立即产生光电流。
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来解释光电效应。
四.爱因斯坦的光电效应方程
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,光本 身就是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量子 成为光子。
在空间传播的光不是连续的而是一份一份 的,每一份叫做一个光子,光子的能量跟它的频
属有关。
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
●解释饱和光电流
n
光的强度:单位时间内照射到金属表面 单位面积上的光子的总能量。
E=n hυ
E:光强
υ:照射光的频率 hυ:一份光子的能量
n:单位时间内照射到金属表面
单位面积上的光子数
一个电子只能吸收一份光子
同一频率的光(υ一定),光越强,E越大,n越大
例题:由密立根实验(Uc和v的关系)计算普朗克常量
由图象求参数的方法: 电源电动势和内阻 (直接求参数) 用单摆测重力加速度 (用图象求平均值)
反馈练习:
1、在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵 敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器指针张开一
个角度,如图所示,这时 ( B )
A.锌板带正电,指针带负电 B.锌板带正电,指针带正电 C.锌板带负电,指针带正电 D.锌板带负电,指针带负电
n 越大 饱和光电流I越大
光电流:单位时间从金属表面射出光电子的总电量
I ne
n :单位时间从金属表面射出的光电子数
●解释遏止电压和截止频率
EK
Ek=hν-W0
ν
0
ν0
hν≥ W0时才会发生光电效应现象 -W0
即:ν ≥ W0 /h νc=W0/h——截止频率的存在
EK eUc
U h W0
率成正比。即:E=hν ,ν 表示光的频率,h
叫普朗克常量,h=6.63×10-34焦耳.秒
三.爱因斯坦的光电效应方程
2.光电效应方程
①逸出功:金属表面上的电子逸出 时要克服金属原子核的引力所做功 的最小值。不同金属,其逸出功不同。
②光电效应方程:Ek=hν-W0
③:最大初动能Ek只与光的频率和金
Ce
e
对于同一种单色光照射同一金属,存在遏止电压。 ——遏止电压的存在
●解释瞬时性
一个电子一次只能吸收一个光子,不需要时间的积累。
光电效应现象中的几个物理量:
光子的能量 h
只由光的频率决定
光电流 饱和光电流
逸出功W0 最大初动能EK
截止频率VC
遏止电压UC
若光的频率的一定,由加速电压决定
若光的频率的一定,由光强成正比
●存在着遏止电压和截止频率
△使光电流减小到0的反向电压Uc为遏止电压。
光电子最大初动能
m V U 1
2 e
2 ec
c
△同一频率光照射,无论光强如何,遏止电压都相同。
△光照频率越高,遏止电压越高。
△遏止电压与光的频率有关,与光的强度无关。
把电源正负极反接
1 2
meV
2 c
:eU光c 电子的能量(光电子的最大初动能)
光电效应规律:
●存在着饱和电流
△光照条件不变(光的颜色和强 度),电流较小时,光电流随着电压的 增大而增大;当电流增大到一定值时, 即使电压再增大,电流也不会增大, 达到一个饱和值(饱和电流)
△入射光的频率一定,饱和电流的 大小与光的强度成正比。
△入射光的频率一定,光越强,单 位时间内阴极发射的光电子数越多
粒 子 性
牛顿微粒说 占主导地位
波动说 渐成真理
一.光电效应现象
光电管
当光(包括不可见光)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
光电流:单位时间阴极发射的光电子数决定
二.光电效应的实验规律
实验装置
阴
A
极K
阳
极
G
V
观 察
光的粒子性
光电效应 光子
问题:回顾前面的学习,总结人类 对光的本性的认识的发展过程?
光的本性
托马斯·杨
菲涅耳 衍射实验
赫兹 电磁波实验
惠更斯 双缝干涉 波动说 实验
麦克斯韦 电磁说
波 动 性
1690 1672
1801 1814
1864 1888 1905
……….
T/年
牛顿 微粒说
赫兹
爱因斯坦
发现光电效应 光子说