光电效应的实验规律
物理 光电效应
小 结
一、 光电效应的实验规律 1.单位时间内 从受光照射的电极上释放出来的光 单位时间内,从受光照射的电极上释放出来的光 单位时间内 电子数目N与入射光的强度 成正比。 与入射光的强度I成正比 电子数目 与入射光的强度 成正比。
1 2 2.光电子的最大初动能随入射 光电子的最大初动能随入射 mv = ekν eu0 光的频率ν呈线性地增加 呈线性地增加,与入射光 光的频率 呈线性地增加 与入射光 2 强度无关。 强度无关。 u0 3. 光电效应有一定的截止频率。 光电效应有一定的截止频率。 ν0 =
约化的普朗克常量： 约化的普朗克常量：
v e
r
h = 2π
Ze
波尔确实依据它的三点假设揭示了实验中 观测的光谱现象的物理规律
玻尔在1922年12月10日， 年 月 日 玻尔在 获得了诺贝尔物理奖。 获得了诺贝尔物理奖。
12
2、 氢原子轨道半径和能量 、 （1） 轨道半径 ）
vn
+e
2
(m,e)
rn
1 1 me ν= 2 3 ( 2 2) 8ε0ch k n
4
RH实 = 1.096776 ×10 m
7
-1
分符合
相差Leabharlann 17 5 / 10000似氢离子： 似氢离子：核外只有一个电子
He
+
L
++
Be
+++
说明： 说明： 玻尔理论除可用来处理氢原子问题外， 玻尔理论除可用来处理氢原子问题外，还能用来处理 似氢离子。 似氢离子。在r n和E n的推算中对核电荷用 Z e 代替 代替e 电子的轨道半径
光电效应及其实验规律
光电效应及其实验规律对于光电效应这一节，重点在于理解光电效应的含义及其实验装置和规律。
下面就这个实验的装置和实验规律加以剖析。
光电效应的含义：在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。
研究光电效应的实验装置如图1所示，阴极K和阳极A封闭在真空管内，在两极之间加一可变电压，用以加速或阻挡释放出来的电子。
光通过小窗照到阴极K上，在光的作用下，电子从电极K逸出，并受电场加速而形成电流，这种电流称为光电流。
图1实验结果发现，光和光电流之间有一定的依存关系。
（1）在入射光的强度与频率不变的情况下，电流——电压的实验曲线如图2所示。
曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值，这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A。
则饱和电流。
图2另一方面，当加速电压逐渐减小到零，并逐渐变负时（这时电场力对于光电子来说是阻力），光电流并不降为零，这就表明从电极K逸出的光电子具有初动能。
所以尽管有电场力阻碍它运动，仍有部分初动能比较大的光电子到达电极A。
但由于单位时间内到达阳极A的光电子数减少，所以光电流就随着减小。
随着反向电压越来越大，单位时间内到达阳极A的光电子数就越来越少，光电流也就越来越小。
但是当反向电压增大到等于时，就能阻止所有的光电子飞向电极A，光电流降为零，这个电压叫遏止电压。
它使具有最大初速度的光电子也不能到达电极A。
这样我们就能根据遏止电压来确定电子的最大初速度和最大初动能，即可得：，式中e为电子的电荷。
（2）在用相同频率不同强度的光去照射电极K时，得到电流—电压的曲线如图3所示。
它显示出对于不同强度的光，是相同的，这说明同一种频率，不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的。
但光电流强度不同，这是因为入射光的强度是由单位时间到达金属表面的光子数目决定的，而被击中的光电子（亦即吸收了光子能量的电子）数又与光子数目成正比，这样光的强度越大，被击出的光电子数就越多，则形成的光电流就越强。
第10讲 光电效应 爱因斯坦光量子理论
第10讲光电效应爱因斯坦光量子理论3. 只有当入射光频率 n 大于截止频率或红限频率 n 0 时，才会产生光电效应；4. 光电效应是瞬时发生的，只要入射光频率 n > n 0，无论光多微弱，驰豫时间不超过 10-9 s 。
2. 截止电压 U c 与入射光频率 n 呈线性关系：一、光电效应的实验规律1. 在频率一定的入射光照射下，饱和光电流强度 i m 与入射光强 I 成正比；U c = K n - U 0KU 00=n二、光电效应实验曲线 i 0 Ui m1 i m2 I1I 2 > I 1 -U c I 2U c —— 截止电压 c 212m eU mv = 4.0 6.0 8.0 10.0 n (1014 Hz ) 0.0 1.0 2.0 U c (V ) Cs Na Ca θ12.0 直线与横坐标的交点就是截止频率或红限频率 n 0。
光是由一束以光速运动的光量子(光子)组成。
mcc h h p ===n λnh =E 光子能量： 光子动量： 光子质量： 三、爱因斯坦光子理论)(0 022===m c h c m n E四、爱因斯坦光电效应方程红限频率(截止频率)： 由金属材料的逸出功 A 决定 h A =0n 五、光的波粒二象性光有时表现出波动性的一面，又有时表现出粒子性的一面。
A h νv m -=2m e 21Q3.10.1有人说：“光的强度越大，光子的能量就越大。
”对吗？答：错。
光子的能量由频率决定，与光的强度没有直接关系。
在光电效应实验中，若只是入射光强度增加一倍；对实验结果有什么影响？Q3.10.2(a )答：光强 I = N h n N 为单位时间通过垂直光传播方向单位面积的光子数。
n 不变 ， I 增加一倍，N 增加一倍， 饱和光电流强度增加一倍。
以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线如图中虚线所示。
高考物理光电效应
010.07-08学年清华大学附中高考模拟试题 7
7．a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真 空，光路如图所示，则以下描述错误的是（ A ） A．a光的频率大于b光的频率 B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长 C．a光在介质中的传播速度大于 b光在介质中的传 播速度 a D．如果a光能使某种金属 b 真空 发生光电效应，b光也一定能 介质
使该金属发生光电效应
065.08年南京一中第三次模拟13(2) 13． (2) (3-5模块 )（ 3分）如图所示是使用光电管的 原理图。当频率为 的可见光照射到阴极K上时，电 流表中有电流通过。如果将变阻器的滑动端 P由A向 B滑动，通过电流表的电流强度将会 _______( 减小 填“增 加”、“减小”或“不变”)。当电流表电流刚减小 到零时，电压表的读数为 U ，则光电子的最大初动 eU 能为 ________(已知电子电量为e)。 如果不改变入射光的频率，而 增加入射光的强度，则光电子 K G V 的最大初动能将_________( 填 不变 P “增加”、“减小”或“不变”) 。 B A S
光 电 效 应
1．光电效应现象 光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象;所发射的 电子叫光电子;光电子定向移动所形成的电流叫光电流. 2. 光电效应现象的实验规律
（ 1）对于任何一种金属，入射光的频率必须大于某一 极限频率才能产生光电效应,低于这个极限频率,无论强 度如何，无论照射时间多长，也不能产生光电效应; （2）在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数 跟入射光的强度成正比； （3）发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无 关，只随入射光频率的增大而增大； （4）只要入射光的频率高于金属极板的极限频率， 无论其强度如何,光电子的产生都几乎是瞬时的,不超 过10-9s.
2.2 光电效应 爱因斯坦光量子理论
入射光较强时，含有的光子数较多，所以获得 能量而逸出的电子数也多，饱和电流也就大。
（3）当 h A 时, 电子无法获得足够能量脱 离金属表面，因此存在红限 0 。
0 A h
11
近代物理
第2章 量子物理基础
（4）遏止电压与照射光的频率成线性关系:
h
1 2
mvm2
A
eU c
1 2
mvm2
该金属表面逸出，
这个频率叫截止频 如果入射光的频率小于截止
率（红限）。
频率则无论入射光强度多大， 都没有光电子逸出。
7
近代物理
第2章 量子物理基础
二、经典物理解释的困难 红限问题
按经典理论,无论何种频率的入射光,只要 其强度足够大，就能使电子具有足够的能量逸 出金属→与实验结果不符。
瞬时性问题 按经典理论，电子逸出金属所需的能量， 需要有一定的时间来积累，一直积累到足以使 电子逸出金属表面为止→与实验结果不符。
和强度的单色光照射K时, 金属将
释放出光电子， 若在两极上加一
定电压, 则回路中就出现光电流。 爱因斯坦(Einstein)
2
近代物理
第2章 量子物理基础
3
近代物理
第2章 量子物理基础
2.实验规律
阴极 K 在单位时间
i
内发射的光电子数与入
射光的强度 I 成正比。
is
（1）瞬时性
（ 2 ） 饱 和 电 流 Is ： 光 电 流 I随UAK 增大而 增 大 ， 趋于饱和值 is，光电流与 单位时间从阴极发射的 光电子数成正比。
第2章 量子物理基础
2.爱因斯坦光电效应方程
h
A
1 2
mvm2
一、光电效应的实验规律 光电效应 当波长较短的可见光或紫外光照射到某些金属表面上时,金属中的电子就会从
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3.遏止频率（又称红限） 实验表明：遏止电
势差 Ua 和入射光的频率之间具有线性关系。
Ua K U0
0.04.0
6.0
8.0 10.0
/1014 Hz
遏止电势差与频率的关系
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K 为不随金属性质不同而改变的普适恒量
1 2
获得能量 h ,如果h 大于电子从金属表面逸出时
所需的逸出功 A ，这个电子就从金属中逸出。
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爱因斯坦光电效应方程
h
1 2
mvm2
A
爱因斯坦对光电效应的解释：
➢ 光强大，光子数多，释放的光电子也多， 所以光电流也大。
➢ 电子只要吸收一个光子就可以从金属表面 逸出，所以无须时间的累积。
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4.弛豫时间 实验表明，从入射光开始照射直 到金属释放出电子，无论光的强度如何，这段
时间很短，不超过109 s 。
二、光的波动说的缺陷
• 按照光的波动说,光电子的初动能应决定于入 射光的光强，即决定于光的振幅而不决定于 光的频率。
• 无法解释红限的存在。
• 无法解释光电效应的产生几乎无须时间的积累。
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选择进入下一节 §13-0 教学基本要求 §13-1 热辐射 普朗克的能量子假设 §13-2 光电效应 爱因斯坦的光子理论 §13-3 康普顿效应 §13-4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 §13-5 德布罗意波 微观粒子的波粒二象性 §13-6 不确定关系 §13-7 波函数及其统计诠释 薛定谔方程 §13-8 一维定态薛定谔方程的应用 §13-9 量子力学中的氢原子问题 §13-10 电子的自旋 原子的电子壳层结构
15-2 光电效应
λ= ν
A=
c
h A Ua = ν − e e hc A Ua = − eλ e
hc
λ
− eUa
A ν0 = h
§15-2 光电效应
一、光电效应的实验规律
§15-2 光电效应
一、光电效应的实验规律
G
A
K
I IH 2 1 3
U
实验原理
Ua
0
U
光电效应有如下规律： 光电效应有如下规律： 1、对于一定强度的单色光： 、对于一定强度的单色光：
I IH 2 1 Ua 0 U 3
I H = Ne
对于同一单色光，改变其 对于同一单色光， 光强：＇ 光强：＇ ′ ′
规律四： 规律四：
只要入射光的频率大于该金属的红限， 只要入射光的频率大于该金属的红限，当光照射到这 种金属的表面时，几乎立即产生光电子， 种金属的表面时，几乎立即产生光电子，而无论光强 多大。 多大。
二、经典理论遇到的困难 • 光的波动理论：光波的能量决定于光波的强度，而强 光的波动理论：光波的能量决定于光波的强度， 度与振幅的平方成正比。所以，入射光的强度越高， 度与振幅的平方成正比。所以，入射光的强度越高，金 属内自由电子获得的能量就越大， 属内自由电子获得的能量就越大，光电子的初动能也应 该越大。与实验规律二矛盾！ 该越大。与实验规律二矛盾！ •光的波动理论：如果入射光的频率较低，总可以用增 光的波动理论：如果入射光的频率较低， 光的波动理论 大振幅的方法使入射光达到足够的能量， 大振幅的方法使入射光达到足够的能量，以便使自由 电子获得足以逸出金属表面的能量。不应该存在入射 电子获得足以逸出金属表面的能量。 光的频率限制。与实验规律三矛盾！ 光的频率限制。与实验规律三矛盾！ •光的波动理论：因为自由电子从入射光那里获得能量 光的波动理论： 光的波动理论 需要一个积累的过程，特别是当入射光的强度较弱时， 需要一个积累的过程，特别是当入射光的强度较弱时， 积累能量需要的时间较长。与实验规律四矛盾！ 积累能量需要的时间较长。与实验规律四矛盾！
大学物理12-2光电效应
就连量子物理创始人普朗克也认为太过分 了。他在1907年给爱因斯坦的信中写到： “我为基本量子（光量 子）所寻找的不是它在 真空中的意义，而是它 在吸收和发射地方的意 义，并且我认为真空中 过程已由麦克斯韦方程 作了精辟的描述”。直 到1913年他还对光子持 否定态度。
§2.光电效应光的波粒二象性 / 四、爱因斯坦方程
I Im2 I m1
光强大 光强小
I
大
小
U0 o
U
不变
§2.光电效应光的波粒二象性 / 一、实验规律
o
U
光强不变
② 截止频率0 ----红限 •当入射光频率 > 0 时，电子才能逸出金属表面；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•当入射光频率 < 0 时，无论光强多大也无电
子逸出金属表面。
| U0|
③ 当 > 0 时，
Cs K Cu
§2.光电效应光的波粒二象性 / 一、实验规律 金
1. 光电效应实验 光线经石英窗照
W 石英窗
在阴极上，便有电子 阳极 A 逸出----光电子。
K 阴极
光电子在电场作用下 形成光电流。
将换向开关反接，电 场反向，则光电子离 开阴极后将受反向电 场阻碍作用。
G V
§2.光电效应光的波粒二象性 / 一、实验规律
0
6.3 1.6 10 19 6.6 10 34
9.6 1014 Hz
§2.光电效应光的波粒二象性 / 四、爱因斯坦方程
例2：钾的截止频率0 =4.621014Hz，以波 长=435.8nm的光照射，求钾放出光电子
的初速度。
解：
Ek0 W
h
1 2
mV 2
h 0
光电效应规律理解与分析
光电效应规律理解与分析【核心考点提示】1.光电效应现象在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子.2.实验规律(1)每种金属都有一个极限频率.(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大.(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的.(4)光电流的强度与入射光的强度成正比.3.爱因斯坦光电效应方程(1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子称为光子，频率为ν的光的能量子为hν.(2)爱因斯坦光电效应方程①表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k.【微专题训练】(2018·山东省潍坊市高三上学期期末试题)关于光电效应，下列说法正确的是(B) A．只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应B．光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应C．照射时间越长光电子的最大初动能越大D．光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比[解析]根据光电效应规律，只要入射光的频率足够大，就可以使金属发生光电效应，选项A错误；光子的能量大于金属的逸出功就可以使金属发生光电效应，选项B正确；光电子的最大初动能与照射时间无关，选项C错误；光电子的最大初动能随入射光子的频率增大而增大，并不是成正比，选项D错误；故选B。
(2018·湖南长沙高三上学期期末)利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25eV。
用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50eV，电流表的示数为I.已知普朗克常数约为6.6×10－34J·s，下列说法正确的是(AD)A ．金属钾发生光电效应的极限频率约为5.5×1014HzB ．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00eVC ．若入射光频率加倍，电流表的示数变为2ID ．若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25V[解析] 根据hνC ＝W 0得：金属钾发生光电效应的极限频率νC ＝2.25×1.6×10－196.6×10－34＝5.5×1014Hz ，故A 正确；由光电效应方程E k ＝hν﹣W 0可知，入射光频率加倍，光电子的最大初动能大于原来的两倍，即大于3.00eV ，故B 错误；入射光频率加倍后，光电流增大，但不是2倍的关系，故C 错误；频率加倍前，入射光的能量hν＝E k ＋W 0＝3.75eV ，频率加倍后，入射光能量为2hν＝7.5eV ，最大初动能为E k ′＝2hν－W 0＝5.25eV ，根据Ue ＝E k ′可知，遏止电压的大小为U ＝5.25V ，故D 正确。
(完整版)高中物理光电效应知识点
一、光电效应和氢原子光谱知识点一：光电效应现象1.光电效应的实验规律(1)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，低于这个极限频率则不能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大．(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9_s. 2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34 J·s.3．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12m v 2.知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)2．实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图13－2－2所示．α粒子散射实验的分析图3．原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．知识点三：氢原子光谱和玻尔理论 1.光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律．巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R (122－1n2)(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数．2．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．点拨：易错提醒(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2，一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n －1)．(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．考点一：对光电效应的理解 1.光电效应的实质 光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子．2．极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应．这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率．3．对光电效应瞬时性的理解 光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速．4.图13－2－4光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，E k ＝hν－W 0.如图13－2－4所示．5．用光电管研究光电效应(1)常见电路(如图13－2－5所示)图13－2－5(2)两条线索①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． (3)常见概念辨析⎩⎪⎨⎪⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量ε＝hν光电子⎩⎪⎨⎪⎧每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能(12m v 2m)规律总结：(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别．(2)在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大．考点二：氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图能级图如图13－2－6所示．图13－2－6相关量 意义 能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态 横线左端的数字“1,2,3…” 表示量子数横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝E m －E n(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2. (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．二、核反应和核能知识点一：天然放射现象和衰变1.天然放射现象(1)天然放射现象．元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素．物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．(4)放射性同位素的应用与防护．①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．点拨：易错提醒(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.(2)原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能.知识点二：核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核力核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．3．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.【考点解析：重点突破】考点一：衰变和半衰期2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关． 考点二：核反应方程的书写规律总结(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．考点三：核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u＝1.66×10－27 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．规律总结根据ΔE＝Δmc2计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×108_m/s，ΔE的单位为“J”；若Δm以“u”为单位，则由1u c2＝931.5_MeV得ΔE＝Δm×931.5_MeV.。
光电效应
1 2 mvm eU a 2
1 2 mvm ek eU 0 2
按光的波动说，金属在光的照射下，金属 中的电子受到入射光振动的作用而作受迫 振动，这样将从入射光中吸收能量，从而 逸出表面，逸出时初动能应决定于光振动 振幅，即取决于光强，光强越大，光电子 初动能就越大，所以光电子初动能应与光 强成正比。但是，实验结果表明，光电子 初动能只与光的频率有关，而与光强无关。
而线性增大。
2.0
1.0 0.0 4.0 6.0
Cs
Na
Ca
U a k U 0
8.0 10.0 (1014Hz)
从图示可看出：不同材料的图线的斜率相同，相 互间仅为平移。k与金属材料种类无关，U0与金 属材料种类有关
i
Ua3 Ua2 Ua1
3 2 1
U
U a k U 0
金属中的电子吸收一个光子的能量→光电子的初 动能＋逸出功
1 2 mvm h W 2
与前面的实验规律比较
爱因斯坦光 电效应方程
1 2 mvm ek eU 0 2 1 2 mvm ek ek 0 2
h ek
W eU 0
U0 h 0 h W k
红限频率
W W 0 h ek
答：反冲电子动能为0.10Mev
3、光子的能量、动量、质量（粒子性特征） 能量：
h h
c
h h h 质量： m 2 2 Tcc c c c h h 动量： p mc c c
四、对光的波粒二象性的理解 1、同时具有，都是光的本性；
mc
2
2、 不同时显现；
五
光电效应在近代技术中的应用
§2-2 光电效应 爱因斯坦光子理论
光控继电器示意图
放大器
接控制机构
将一束微弱的入射光转 变成放大了的光电流
在科研、工程和军事上 有广泛的应用。
光电倍增管
[例题2—2] 波长为450nm的单色光照射到钠的表面 上（钠的逸出功A=2.28eV）。求（1）这种光的光子 能量和动量；（2）光电子逸出钠表面时的动能； （3）若光子的能量为2.40eV,其波长为多少？
爱因斯坦因为光电效应获得1921年诺贝尔物理学奖；十余 年后，密立根用实验验证了h的精确值，和黑体辐射中的h很好 的符合，密立根因他在测量电子电荷和光电效应方面的研究获 得1923年诺贝尔物理学奖。
到这种金属的表面时，几乎立即产生光电子，而无 论光强多大。
电子逸出的时间间隔不超过109 s。
对于上述四条规律经典物理是无法解释的。
二、经典理论遇到的困难
(1) 初动能问题 根据光的经典电磁理论，金属在光的照射
下，金属中的电子将从入射光中吸收能量，从 而逸出金属表面。电子逸出时的初动能应决定 于光振动的振幅，即决定于光的强度。所以， 入射光的强度越高，金属内自由电子获得的能 量就越大，光电子的初动能也应该越大。
(3) 瞬时性问题
按照光的经典电磁理论，产生光电子应该 有一定的时间间隔，而不应该是瞬时的。因为 自由电子从入射光那里获得能量需要一个积累 过程，特别是当入射光的强度较弱时，积累能 量需要的时间较长。
但实验结果并非如此，当物体受到光的照 射时，一般地说，不论光怎样弱，只要频率大 于截止频率，光电子几乎是立刻发射出来的。
量由光的频率所决定。
h为普朗
克常量
频率为的光子的能量为 = h
光的能量就是光子能量的总和，对于一定频率的
光，光子数越多，光的强度越大。
光电效应
光电效应学习目标：(1)了解光电效应的实验规律，理解极限频率和逸出功的概念。
(2)知道光子的能量由频率决定，会用公式计算光子能量。
(3)理解光电效应方程，能用它分析光电效应规律。
重点与难点重点：(1)光电效应现象(2)光电效应规律(3)光子说难点：(1)光电效应规律(2)光子说及其对光电效应的解释(3)爱因斯坦光电效应方程。
知识讲解：一、光电效应现象在光(包括不可见光)的照射下从物体发射出电子的现象，叫做光电效应(photoelectric effect)，发射出的电子叫做光电子(photoelectron)。
二、光电效应实验规律用下图所示的装置研究光电效应，得到如下四条实验规律(1)、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，低于这个极限频率不能产生光电效应，不同金属的极限频率不同。
(2)、光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。
(3)、金属表面被光照射可在10－9s的时间内打出光电子，即光电效应几乎是瞬时发生的。
(4)、在单位时间里从K极发射出的光电子数跟入射光的强度成正比，即光电流的大小与入射光的强度成正比。
三、光子(1)、光电效应与光的电磁理论的矛盾矛盾之一：光的能量与频率有关，而不像波动理论中应由振幅决定。
按光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或光的强度足够大就可以产生光电效应，但实验结果表明：产生光电效应的条件却是入射光频率大于某一极限频率，且光电子的最大初动能与入射光频率成线性关系，均与光强度无关。
根据能量的观点，电子要从物体中飞出，必须使之具有一定的能量，而这一能量只能来源于照射光，为什么实验表明发射电子的能量与照射光的光强度无关，而与光的频率有关？这个问题曾使物理界大为困惑，使经典的光的波动理论面临挑战。
矛盾之二：光电效应产生的时间极短。
电子吸收光的能量是瞬时完成的，而不像波动理论所预计的那样可能逐渐积累。
光电效应的四条实验规律
光电效应的四条实验规律
光电效应是指当光线照射到金属表面时，金属表面上的电子能够吸收光的能量并跳跃
到金属表面外部，形成电流的现象。
光电效应是近代物理学的基本实验之一，它可以通过
实验进行研究和探究。
第一条规律：光电效应发生的条件是光子的能量必须高于金属表面上电子所需的最小
能量。
光子的能量与其频率成正比，而与波长成反比。
当光子能量高于金属表面上电子所需
的最小能量（也称为逸出功）时，电子才能从金属表面上跳跃到外部形成电流。
如果光子
的能量低于逸出功，金属表面上的电子就不可能跳跃出去。
第二条规律：光电效应中直接电流的强度与光强度成正比，与光子的能量无关。
当光照射到金属表面上时，电子跳跃出去，产生电流。
这个电流的强度与光强度（即
光子的数量）成正比，而与光子的能量无关。
这意味着即使光的频率高，每个光子的能量
也很小，但是如果光子的数量足够多，电流的强度仍然很大。
第三条规律：光电效应中测出的动能与光子能量的差是电子的逸出功。
当光子的能量高于金属表面上电子的逸出功时，电子会具有一定的动能。
根据能量守
恒原理，电子的动能等于光子的能量与电子从金属表面上释放出来时携带的静电势能之差。
因此，如果已知光子的能量和测量出的电子动能，就可以算出电子的逸出功。
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红光
●
存在着遏止电压 使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压
1 2 me vc eU c 2
光电子的能量只与入射光的频率有关。
红光
●
存在着截止频率 入射光的频率低于截止频率（ c ）时不发生 光电效应。 光电效应具有瞬时性
●
红光
2.光电子 光电效应中逸出的电子称为光电子。 3.光电流 光电子定向移动形成 的电流叫光电流。
二、光电效应的实验规律
1.器材：如右图
2.原理： （1）光的强度。 （2）光的颜色由频率决定。 3.步骤： ①用强度较小的黄光照射K极 ②调节滑动变阻器的滑片，使A、K两极间电压 U增大，记录电压表和电流表示数变化情况。
光的粒子性
第一课
一、光电效应
用与毛皮磨擦过的橡 胶棒接触不带电的锌板 使其带上负电(注意锌 板与验电器相连），使 验电器张角达到一定程 度。再用紫外线灯照射 该擦得很亮的锌板。
现象：验电器的指针张角先变小后变大。 结论：表明锌板在光线照射下失去电子而 带正电。
1.光电效应 照射到金属表面的光，能使金属中的电 子从表面逸出，这个现象称为光电效应。
把电源正负极对调，调节滑 动变阻器的滑片，使AK两极 间电压U增大，记录电压表 和电流表示数变化情况。 ③用强度较大的黄光照射K 极，重复②的操作。
④用蓝光照射K极，重复②的操作。 ⑤用红光照射K极，重复②的操作。
4.数据：
红光
5.数据分析： ● 存在着饱和电流 对于一定颜色的光，入射光