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

IH
光强较弱
光U电a 效应的O伏安特性曲线
U
上页 下页 返回 退出
2.遏止电势差 如果使负的电势差足够大，从
而使由金属板表面释放出的具有最大速度的电子
也不能到达阳极时，光电流便降为零，此外加电
势差的绝对值U a 叫遏止电势差。
1 2
mvm2
eUa
实验表明：遏止电势差与光强度无关。
结论2：光电子从金属表面逸出时具有一定 的动能，最大初动能与入射光的强度无关。
根据光子理论，光电效应可解释如下：当金 属中一个自由电子从入射光中吸收一个光子后，就
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。
上页 下页 返回 退出
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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
上页 下页 返回 退出
上页 下页 返回 退出
K为不随金属性质不同而改变的普适恒量
12mvm2 eKeU0
即最大初动能随入射光的频率线性地增加，要
使光所照射的金属释放电子，入射光的频率必须
满足：
v≥ U 0
K
0
U0 K
0 称为光电效应的红限（遏止频率）
结论3：光电子从金属表面逸出时的最大初动
能与入射光的频率成线性关系。当入射光的频
上页 下页 返回 退出
t A 4000s P
(2) 按照光子理论,波长为589.3 nm的每一个光子能量为
hh c3.41019J2.1eV
每单位时间打在距光源3m的钾片单位面积上的能量为 I4 π P d25.51016eV(m2s)
光子数
NI 2.61016 (m2s)
上页 下页 返回 退出
率生小 光于 电效0 应时。，不管照射光的强度多大，不会产
上页 下页 返回 退出
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109s。
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。
因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能：
利用关系
1 2
mvm2
h
A
c
A h 0
代入已知数据 vm6.50105m/s
上页 下页 返回 退出
五、光电效应的应用
光电管
光电倍增管
上页 下页 返回 退出
例题13-4 设有一功率P=1W的点光源,d=3m处有一钾薄 片。假定钾薄片中的电子可以在半径r=0.5×10-10 m的圆 面积范围内收集能量,已知钾的逸出功为A=1.8eV,
(1)按照经典电磁理论,计算电子从照射到逸出需要多 长时间；
(2)如果光源发出波长为589.3nm的单色光,根据光
子理论,求每单位时间打到钾片单位面积上有多少光子。
解：(1) 按照经典电磁理论,照射到离光源d处的圆面 积内的功率是
P4π πrd22 P71023W
假定这些能量全部被电子所吸收,那么可以计算出 光开始照射到电子逸出表面所需的时间为
• 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。
上页 下页 返回 退出
三、爱因斯坦的光子理论
爱因斯坦从普朗克的能量子假设中得到启发, 他假定光在空间传播时,也具有粒子性,想象一束光
是一束以 c运动的粒子流,这些粒子称为光量子,现
在称为光子，每一光子 能量为 h，光的能流
密度决定于单位时间内通过该单位面积的光子数。
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
四、光的波粒二象性
光不仅具有波动性，还具有粒子性。这种双重 性称为波粒二象性。
波动性和粒子性之间的联系如下：
m
c2
h
c2
pmchc
h
m 、p分别为光子的质量和动量。
上页 下页 返回 退出
例题13-3 波长λ =4.0×10-7m的单色光照射到金 属铯上，求铯所释放的光电子最大初速度。
解：铯原子红限频率 0 =4.8×1014 Hz，据爱
➢ 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。
上页 下页 返回 退出
➢ 从方程可以看出光电子初动能和照射光的 频率成线性关系。
➢ 从光电效应方程中，当初动能为零时，可 得到红限频率。
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。
上页 下页 返回 退出
§13-2 光电效应 爱因斯坦的光子理论
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光中吸 取能量而从金属表面逸出的现象。
上页 下页 返回 退出
入射光线
金属板释放的电 子称为光电子,光电子 在电场作用下在回路 中形成光电流。
AK
OO
OO
OO
G
V
B OO
光电效应实验装置
上页 下页 返回 退出
1.饱和电流 实验表明： 在一定强度的单色光照射
下,光电流随加速电势差的增加而增大,但当加速电
势差增加到一定量值时,光电流达饱和值 I H ，如果
增加光的强度，相应的 I H也 增大。
I
光强较强
结论1：单位时间
内,受光照的金属 板释放出来的电 子数和入射光的 强度成正比。
上页 下页 返回 退出