光电效应、光子
光电效应的三个公式
光电效应的三个公式
光电效应共有三个公式,分别是:光子能量:E=hv;爱因斯坦光电效应方程:Ek=hv-Wo;截止电压:Ek=eUc。
光子能量:E表示光子能量h表示普朗克常量,v为入射光频率。
这个方程是爱因斯坦,提出工是不允许的,而是一份一份的每一份管子能量可以用这个公式来表示。
每一份光子能量跟它的频率成正比。
爱因斯坦光电效应方程:h表示普兰克常量,v表示入射光的频率,W0表示逸出功,这个方程求的是Ek表示动能最大的光电子所具有的能量。
用入射光子能量减去逸出功等于光电子出来的正能量。
截止电压:根据爱因斯坦的光电效应实验,光电子出来会进入电路中,当外电路电压调到一定值的时候电子就进不了电路中。
那么此时电子走到负极所做的功。
刚好就等于电子出来的动能。
Ek表示光电子出来的动能。
e表示电子的电荷量,Uc表示截止的电压。
光电效应:
是指光束照射物体时会使其发射出电子的物理效应。
发射出来的电子称为“光电子”。
1887年,德国物理学者海因里希·赫兹发现,紫外线照射到金属电极上,可以帮助产生电火花1905年,阿尔伯特·爱因斯坦发表论文《关于光产生和转变的一个启发性观点》,给出了光电效应实验数据的理论解释。
爱因斯坦主张,光的能量并非均匀分布,而是负载于离散的光量子(光子),而这光子的能量和其所组成的光的频率有关。
这个突破性的理论不但能够解释光电效应,也推动了量子力学的诞生。
由于“他对理论物理学的成就,特别是光电效应定律的发现”,爱因斯坦获颁1921年诺贝尔物理学奖。
光电效应和光子概念提出历程
光电效应和光子概念提出历程光电效应和光子概念是现代物理学的两个重要概念,它们的提出和研究对于理解光的本质以及量子力学的发展有着深远的影响。
本文将详细介绍光电效应和光子概念的提出历程,并探讨其在物理学领域的重要性。
光电效应是指当光照射到金属或其他材料的表面时,会引起电子的发射现象。
这一现象在19世纪末至20世纪初被广泛研究,并最终为爱因斯坦所解释。
1905年,爱因斯坦在其著名的光电效应论文中提出了光子概念。
他认为光的能量是以粒子的形式传播的,被称为光子。
光子的能量与其频率成正比,而与光的强度无关。
此观点颠覆了当时关于光的波动理论,引起了学术界的广泛争议。
爱因斯坦的光电效应论文为光子概念的确立提供了坚实的基础,但他并非最早提出这一观点的人。
实际上,20世纪初,许多物理学家已经开始研究光电效应,并提出了一些相关的理论。
其中最早的是德国物理学家海因里希·亨利克·赫兹,他在1887年的实验证实了电磁波的存在,并假设光也是一种电磁波。
随后,根据弗朗茨-奥古斯特-霍尔策、威廉·霍里及A·L·伦纳德等人的研究,提出了“光子假设”,并通过对光电效应的实验研究,发现光子具有粒子特性,传播与电磁波是不同的。
他们的实验结果进一步验证了爱因斯坦关于光子能量与频率的假设。
光电效应和光子概念的提出引起了整个物理学界的极大关注和争议。
一方面,波动理论的支持者认为光的传播是一种波动过程,而不是粒子过程。
他们认为爱因斯坦的光子概念对于描述光的本质是不必要的。
另一方面,粒子理论的支持者认为,光的频率和强度对于光电效应的解释是至关重要的,只有将光视为由光子组成的粒子,才能完全解释光电效应现象。
经过长时间的争论和实验验证,最终光子概念在物理学界得到了广泛认可。
爱因斯坦的光子假说则被视为经典量子理论的基石之一。
光子概念的成功应用不仅仅局限于光电效应的解释,还广泛应用于其他领域,如放射性衰变、光谱学以及激光等。
光电效应 光子 光的量子
【例】求在离一个P发射=1.5W光源 R=3.5m 处 的钾箔需要多长时间的照射才能逐出电子。 关键点:假设光源向四周均匀、连续、平稳 地发射,钾箔对光完全吸收,吸收过程是钾 单个原子对光的吸收。已知钾的功函数为 F=2.2eV 解: 一方面,全吸收意味着 P发射=P吸收 另一方面,如果电子要被逐出,其获得的能 量ΔE应该等于功函数Φ,因此
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 12 年诺贝尔物理学奖
不同金属的功函数
如何从上图中估计出功函数的大小?
13
红外线夜视仪
14
光电倍增管
15
第 39 章 光子和物质波
§* 20世纪初的物理学 §* 黑体辐射 §3 光电效应 §2 光子、光的量子 §4 光子具有动量 §5 光作为一种概率波 §6 电子和物质波 §7 薛定谔方程 §8 海森堡不确定原理 §9 势垒隧穿
DE F Dt = = P P 吸收 吸收
6
与光强 I 和单个钾原子截面积 A 的关系 DE F F F F Dt = = = = = 2 P P P发射 IA I (p r ) 吸收 吸收 利用球面波假设,光强 P发射 典型原子半径 I= -31 2 r = 5.0 ´ 10 m 4p R 于是 4p R 2 F (4p )(3.5m) 2 (3.5 ´10-19 J) Dt = = P发射 A (1.5W )p (5.0 ´10-11 m) 2
Vstop(V) 2.0 1.0 0.0 4.0 6.0 Cs Na Ca
f 8.0 10.0 (1014Hz)
11
h = eK
爱因斯坦1921年获得了诺贝尔物理奖。
1868 — 1953 1879 — 1955 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
无敌讲义:光电效应与光子
光电效应的应用(3/3)
• 被观测物因光子少、亮度暗,可利用夜视镜 内的增强器(intensif ier),将极少量的光子 转换成电子,然后加以放大并转换成可见的 影像。
范例 4 解答
• 答 (A)(D)(E) •解
(B)赫兹和雷纳等人都比爱因斯坦更早发现 光电效应。爱因斯坦是以光电效应证实光 的粒子性而获奖。
(C)每秒跃出的光电子数目,与高于底限频率 的光照射强度(光子数)成正比。
类题
光电效应的应用(1/3)
• 太阳能电池:利用太阳光照在金属板后,所 产生光电子的电流,供应电器使用。
(A)钠、镁、铜都会产生光电子
(B)只有钠、镁会产生光电子
(C)只有铜会产生光电子
(D)只有镁、铜会产生光电子。
• 答 (B)
类题
范例 4 光的粒子性
• 十九世纪末,实验发现将光照射在某些金属表面,会导致电 子自表面逸出,称为光电效应,逸出的电子称为光电子。下 列关于光电效应的叙述,哪些正确?(应选三项) (A)光电效应实验结果显示光具有粒子的性质 (B)爱因斯坦因首先发现光电效应的现象而获得诺贝尔物理奖 (C)光照射在金属板上,每秒跃出的光电子数目与光照射的时 间成正比 (D)光照射在金属板上,当频率低于某特定频率(底限频率或 低限频率)时,无论光有多强,均不会有光电子跃出 (E)光照射在金属板上,当频率高于某特定频率(底限频率或 低限频率)时,即便光强度很弱,仍会有光电子跃出。
2. 1906 年,爱因斯坦提出:当光与物质(如金属) 作用时,像是一小块的能量包,称为“光量子” (light quantum),又称为“光子”(photon)。
3. 在强光中,光子数量多;在弱光中,光子数量少。
光子可视为能量包
光电效应光子与物质的相互作用
光电效应光子与物质的相互作用光电效应是指当光子与物质相互作用时,光子的能量可以被物质吸收,并引发电子的发射现象。
这一现象的发现对于理解光与物质的相互关系以及光的粒子本质的探索具有重要意义。
本文将讨论光电效应的基本原理、实验证据以及其在现代科技中的应用。
一、光电效应的基本原理光电效应的基本原理可以用爱因斯坦的光量子假说来解释。
根据这一假说,光以粒子的形式存在,称为光子。
光子具有确定的能量,当光子与物质发生碰撞时,能量可以被物质吸收。
如果光子的能量大于或等于物质的解离能,那么光子将会解离物质的原子或分子,使其释放出电子。
这些释放出的电子称为光电子。
光电效应的关键因素之一是光子的能量。
根据爱因斯坦的光量子假说,光子的能量与其频率成正比,与波长成反比。
因此,当光的频率增加时,光子的能量也增加,从而增加发生光电效应的可能性。
物质的解离能也是影响光电效应发生的因素之一,解离能越小,光电效应发生的几率就越高。
二、光电效应的实验证据光电效应的实验证据早在19世纪末就已经被观察到。
其中最著名的实验是由赫兹在1887年进行的。
他在真空中放置了一个金属阴极和一个正电压的金属阳极,并照射紫外线于阴极上。
当紫外线的强度逐渐增加时,观察到了阴极上的电流的变化。
实验证明,只有当光的频率大于某个临界频率时,才会观察到光电效应。
基于这些实验证据,科学家们开始深入研究光电效应的机制,并进一步验证了光的粒子性质。
光电效应的实验证据为量子力学的发展奠定了基础,并为爱因斯坦获得诺贝尔物理学奖提供了重要证据。
三、光电效应在现代科技中的应用光电效应作为一种非常重要的物理现象,广泛应用于现代科技领域。
以下是一些光电效应的应用:1. 光电池:光电池是将光能直接转化为电能的装置。
它利用光电效应中光子与物质相互作用的原理,将光能转化为电能。
光电池广泛应用于太阳能电池板、光电传感器等领域。
2. 光电二极管:光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的器件。
教学:光电效应与光子
E hf (6.61034 ) (5.01014 ) 3.31019 (J )
(2)光愈弱,则所释放出光电子的动能就愈低。
一、光电效应:
3.但直到 1900年,光电效应的实验显示:
(1)当照射光频率f 超过或等于某一个最低频率 f 0 时,才有光电子被释放出来。
(2)若 f 小于 f 0,则不论照射光的强度有多强,都 无法释放出任何光电子。
一、光电效应:
4.结论:
(1)光电子是否产生只和入射光的频率 有 关, 而和光强度 无 关。
2.
绿光光子能量
E
4.0 1019 (J ) 1.6 1019 (J / eV
)
2.5(eV
)
二、光子:
3.在提出光子概念后,有关光子与物质的作用, 爱因斯坦进一步做了下述假设﹕
(1).光子不是被完全吸收,就是完全不被吸收。 在金属中的电子不可吸收非整数个(如 0.6 个) 光子,而只可吸收一个光子。
1.光波长 λ ,频率 f 与光速 c 之关系: f = c/λ
2.光子能量 E = h f,其中 h = 6.6 ×10-34 J‧s
1.绿光频率
f
c
3.0 108 500 109
6.01014 (Hz)
绿光光子能量
E = h f =(6.6×10-34)×(6.0×1014)=4.0×10-19(J)
二、光子:
2.光量子(light quantum),后来被称为光子(photon):
每一个光子的能量 E 直接正比于光的频率 f,
即 E = hf
。
其中 h = 6.63 ×10-34 J‧s 称为普朗克常数 (Planck constant),是由实验所决定的。
光电效应与光子理论的关系
光电效应与光子理论的关系光电效应是指当光照射到金属表面时,金属会产生电子的现象。
这一现象的发现为量子力学领域的诸多理论的发展奠定了基础,其中最重要的一项是光子理论。
本文将探讨光电效应与光子理论之间的关系,并解释光电效应和光子理论的原理和应用。
首先,我们需要了解光电效应的基本原理。
根据实验观察,当光照射到金属表面时,如果光的频率高于金属的功函数,就会使金属表面电子获得足够的能量而脱离金属。
这些脱离的电子称为光电子。
光电效应的关键是光子的能量。
光子是光的基本单位,具有能量和动量。
光子的能量与其频率成正比,即能量等于普朗克常数乘以光的频率。
光子理论揭示了光的粒子性质,以及与光子能量相关的现象,如光电效应。
其次,光电效应和光子理论的关系可以通过光子理论的解释来理解。
根据光子理论,当光照射到金属表面时,光子与金属中的电子相互作用。
光子的能量被传递给金属中的电子,当光子的能量大于金属的功函数时,电子将获得足够的能量,以克服金属束缚电子所需的能量,并从金属中释放出来,形成光电流。
这解释了为什么光电效应仅在光的频率大于或等于某个最低频率时才会发生,而与光的强度无关。
光子理论还预测了光电效应的量子性质,如光电流与光强度成正比的关系,说明光电效应是一种离散的现象。
光电效应和光子理论的关系在许多技术应用中起着重要作用。
目前,光电效应已经广泛应用于太阳能电池、光电传感器以及光电子器件等领域。
太阳能电池是将光能直接转化为电能的装置,其工作原理基于光电效应。
光电传感器利用光电效应来探测光的强度和波长,广泛应用于自动控制和环境监测等领域。
光电子器件如光电二极管和光电倍增管也是基于光电效应原理设计的,用于光信号的检测和放大。
光子理论对于理解光电效应的量子性质以及其他一些光与物质相互作用的现象也起到了重要的作用。
光子理论不仅解释了光电效应中光子与电子相互作用的机制,还为光子的统计性质提供了基础,如正比于光强度的光子数目分布。
光子理论还解释了光的干涉、衍射和散射等现象,为光学领域的研究和应用提供了深入的理论基础。
光电效应光子
(2)某种频率光的强度是由单位时间通过某截面光子 个数决定.光的强度增大就是单位时间照射到金 属表面光子个数增大,产生光电子个数增多.
(3)最大初动能是金属原子最外层的电子得到光子能 量不受任何作用而离金属表面而具有的动能.接
受光子能量为hν,克服逸出功W,最大初动能 Ek.
此方程为爱因斯坦光电效应方程.可知最大初动 能与入射光频率的关系,但不是正比关系.
光电效应 光子
一、光电效应
1、现象:当紫外线照射锌板时,验电器 金属箔张开,验电器带电.
解释实验现象:当光照 射锌板时电子从锌板表 面飞出来,使锌板带正 电,与其连接的验电器 带电而金属箔张开.
2、光电效应:在光照射下物体发射电子 的现象.
光电子:光电效应中发射出来的电子
3、光电效应规律
(1)对于任何一种金属,入射光的频率必须 大于该金属的极限频率才能产生光电效应,低 于这个频率的光无论强度如何,照射时间多长 都不能产生光电效应.
(2)光电效应的瞬时性:在做实验时,几乎 在光照射同时,电流计指示有电流,用手挡住 光线马上无光电流.
(3)光电子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.
(4)在单位时间里从金属发射出的光电子个 数跟入射光的强度成正比.(不要求推Biblioteka )二.光子二、光子说
上述光电效应的规律,用光的波动理 论均无法解释,而且与光的波动理论矛盾.
1.光子:光是不连续的,而一份一份的, 每一份光叫一个光子.光子的能量跟频率有
关,其大小为 E=hν
普朗克常量,h=6.63×10-34J·s.:光的频率.
• 2.对光电效应的解释。 (1)逸出功:光电子克服原子的引力所做的 功,对于不同金属有不同的逸出功。产生 光电效应的条件是入射光子能量必须大于 等于这种金属的逸出功。同种金属的逸出 功一定,所以产生光电效应需要光子最低 频率一定,此频率为极限频率。不同金属 逸出功不同极限频率不同,低于极限频率 的光,无论强度多大也不能产生光电子。
光电效应 光子
光电效应光子光电效应简介光电效应是指当光线照射在物质表面时,光的能量可以转化为电子的动能的现象。
这个现象的发现和研究对于理解光的性质和量子力学的发展具有重要意义。
光子是光的基本单位,它是量子力学中描述电磁波和粒子性质的基本概念之一。
光电效应的实验光电效应最早的实验证明了光具有粒子性,也就是光子的存在。
实验通常会用一个金属表面来作为光电效应的材料,并通过改变光的频率、强度和入射角度等参数来研究光电效应的规律。
实验表明,当光的频率不变时,光电效应的强度随入射光强度的增加而增加,但对频率没有影响。
而当光的频率改变时,光电效应的强度发生明显变化,光电流随着频率增大而增大,但达到一个最大值后就开始减小,直至消失。
光子的概念光子是一种量子力学中描述光的基本单位的概念。
根据电磁场量子化的理论,光子被看作具有能量和动量的粒子,它的能量E和动量p之间有着简单的关系:E = hν,p = h/λ,其中h是普朗克常数,ν是光的频率,λ是光的波长。
光子的能量与光的频率成正比,而与光的强度无关。
这也解释了为什么光电效应的强度与光的频率有关而与光的强度无关。
光子的存在使得光解释为粒子的观点成为可能,也为量子力学的发展提供了重要的实验依据。
光电效应的应用光电效应在现代科学和技术中有着广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域:1.光电池:基于光电效应原理设计的太阳能电池可以将光的能量直接转化为电能,实现可持续能源的利用。
2.光敏电子器件:光电效应被广泛应用于光电二极管、光电转换器等光敏电子器件中,用于光的检测、传感和控制。
3.光电子显微镜:利用光电效应的原理,可以实现高分辨率的光电子显微镜,用于物质的表面形貌和成分的分析。
4.光电转换器:光电效应可以用来设计和制造光电转换器,将光的信息转换成电信号,用于通信和信息处理。
5.光电子学:光电效应的研究和应用在光电子学领域有着重要的地位,对于光学信息处理、光通信和激光技术的发展具有重要作用。
光电效应光子与物质的相互作用
光电效应光子与物质的相互作用光电效应:光子与物质的相互作用光电效应是指当光照射到物质表面时,物质会吸收光子能量,并将其转化为电子能量,进而产生电流现象的物理现象。
这一现象的发现与理解,对于光学学科的发展产生了重要的推动作用,也为量子力学的诞生奠定了基础。
本文将详细探讨光电效应的基本原理、影响因素以及应用领域。
一、光电效应的基本原理光电效应起源于光子与物质的相互作用。
光是以粒子性的光子形式存在的,其能量由频率决定。
当光照射到物质表面时,光子与物质中的电子相互作用。
如果光子的能量足够大,它将能够克服由于电子与原子核之间的吸引力而使电子束缚的能量障碍。
当光子的能量大于这个能量障碍时,光子与物质中的电子发生相互作用,电子将获得足够的能量,克服束缚力的影响,从而脱离原子或分子,并形成电子流,产生电流。
二、影响光电效应的因素1. 光的频率:光电效应发生的前提是光子的能量足够大,能够克服电子束缚的作用力,因此光的频率对光电效应的产生至关重要。
频率越高,能量越大,光电效应就越容易发生。
2. 光的强度:光的强度是指单位面积上单位时间内通过的光子数目,也可理解为光的能量密度。
光电效应的电流强度正比于光的强度,因此强光下光电效应的电流将更大。
3. 物质的性质:不同物质对光电效应的响应程度不同,这与物质表面的工作函数有关。
工作函数是指从物质中解离出一个电子所需的最小能量,与物质的结构和化学性质有关。
具有较小工作函数的物质对光的响应更灵敏,光电效应更容易发生。
三、光电效应的应用领域1. 光电器件:光电效应的应用最为广泛的领域之一就是光电器件。
光电二极管、光电四极管等广泛应用于通信、光电测量、光电存储等领域,改善了信息的采集、传输和存储效果。
2. 太阳能电池:光电效应是太阳能电池工作的基本原理。
太阳能电池将太阳光中的光子能量转化为电能,实现电能的直接转换。
太阳能电池的应用能源领域,减少了对传统化石能源的依赖,具有重要的环保意义。
光电效应与光子光电效应与光子理论
光电效应与光子光电效应与光子理论光电效应与光子理论光电效应和光子理论是现代光学中的两个重要概念,它们对于理解光的性质和相互作用具有重要的意义。
本文将从光电效应和光子理论的基本概念入手,探讨它们的原理和应用。
一、光电效应的基本概念与原理光电效应是指当光照射到金属或半导体表面时,会引起电子从原子或晶体中解离出来的现象。
这一现象的关键在于光子的能量量子化,光子具有一定的能量,当光子的能量大于某一特定能量(称为光电离能)时,光子与物质相互作用将导致电子的解离。
光电效应的原理可以用波粒二象性解释。
根据爱因斯坦的光电效应理论,光的能量以量子的形式存在,能量量子被称为光子。
光子的能量E与频率f的关系为E=hf,其中h为普朗克常数。
当光子的能量大于光电离能时,光子与金属表面的电子发生碰撞,电子吸收光的能量而被激发出来。
如果光子的能量小于光电离能,光子的能量不足以使电子脱离原子束缚,电子将不会被解离出来。
光电效应的应用十分广泛。
它被应用于太阳能电池的原理中,光电效应通过将太阳光转化为电能,实现了可再生能源的利用。
此外,光电效应还被用于研究光的波动性和微观粒子性,深化了对光学现象的认识。
二、光子的概念与特性光子理论是描述光的微粒特性的理论,它将光看作由光子组成的微粒。
光子是量子力学中描述光的基本概念,具有波粒二象性。
根据光子理论,光是由一系列能量量子化的光子组成的。
每个光子都带有一定的能量和动量,能量与频率的关系为E=hf,动量与波长的关系为p=hf/c(其中c为光速)。
光子具有粒子的性质,比如能量守恒和动量守恒,同时也具有波动的性质,如干涉和衍射现象。
光子的概念在量子力学和光学的研究中起到了重要作用。
它不仅解释了光的波粒二象性,还为理解微观粒子的行为和相互作用提供了基础。
光子的概念也相应地促进了光通信、激光技术和光谱学等领域的发展。
三、光电效应与光子理论的联系与应用光电效应和光子理论是密切相关的,它们共同揭示了光与物质相互作用的微观机制。
光电效应与光子能量的关系
光电效应与光子能量的关系光电效应是指当光照射到某些金属或半导体表面时,会促使电子从固体中脱离出来,并形成电流的现象。
这一现象的发现不仅为爱因斯坦赢得了诺贝尔物理学奖,而且也为量子物理学的发展提供了重要的理论基础。
在探究光电效应时,我们也不得不深入研究光子能量与光电效应之间的关系。
首先,我们需要了解光子是什么以及它们如何与光电效应相关。
光子是光的最基本单位,它具有粒子和波动性质。
当光通过空间传播时,就是以光子的形式存在的。
光子的能量与它的频率成正比。
量子力学告诉我们,光子的能量由洛厄定律给出,即E = hf,其中E表示光子的能量,h是普朗克常数,f是光子的频率。
光电效应的发生是由光子与材料中原子的电子相互作用引起的。
当光子照射到金属或半导体的表面时,光子会与材料中的电子相互作用,并传递能量给电子。
根据洛厄定律,光子的能量与其频率成正比,因此可以得出结论:光子的能量越高,与电子相互作用传递能量的能力就越强。
进一步探究光电效应与光子能量之间的关系,我们需要考虑到发生光电效应的光电子能级。
金属或半导体中的电子处于不同的能级,当光子能量等于或高于特定能级时,电子就能被激发并脱离固体。
这个特定的光子能量阈值被称为工作函数。
可以通过调整光源的频率来改变光子的能量,从而控制光电效应的发生。
实验表明,光电效应的电流强度与光子的能量有很强的关联。
当光子的能量低于工作函数时,即使有大量的光子照射到金属或半导体上,也不会引发明显的光电效应。
但当光子的能量高于工作函数时,光电效应就会显著增强,电流强度也会随之增加。
这表明光子的能量越高,产生光电效应所需的光子数量就越少,因为能够激发电子的光子更容易。
除了光子能量与电流强度之间的关系外,光电效应还可以用来解释光电池等光电器件的工作原理。
光电池是将光子能量转换为电能的装置。
在光电池中,光子被吸收并激发电子,电子随后移动产生电流。
由于光子能量与电子的激发和电流强度之间的关系,光电池效率的提高很大程度上取决于光子能量的选择。
光电效应 光子·知识要点
光电效应光子知识要点1、光电效应:光照射金属表面,使物体发射电子的现象.(1)照射的光可以是可见光,也可以是不可见光。
(2)发射出的电子叫光电子2、光电效应的规律:(1)各种金属都存在极限频率ν ,只有ν ≥ν 才能发生光电效应; 0 0 (2)瞬时性(光电子的产生不超过 10 s );(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,而随着入射光的频率的增大而增大;(4)在单位时间里从极板射出的光电子数跟入射光的强度成正比。
3.波动理论解释不了光电效应.(1)波动理论解释不了极限频率,认为光的强度由光波的振幅决定,跟频率无关,只要入 射光足够强,就应该能发生光电效应.但事实并非如此.(2)波动理论解释不了光电子的最大初动能,只与光的频率有关而与光的强度无关. (3)波动理论还解释不了光电效应发生的时间之短4、普朗克的量子化观点:普朗克还认为,电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份的,每 一份能量叫做 能量子。
每一份能量等于 h ν ,其中 v 是辐射电磁波的频率,h 是一个常量,叫做普朗克常 量。
实验测得:h=6.63×10-34J ·S5、爱因斯坦的光子说:光是不连续的,是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量E 跟光的频率ν 成正比:E=h ν6、用光子说解释光电效应现象:(1)对各种金属都存在极限频率ν 的解释:不同金属内正电荷对电子的束缚程度不同, 0 因此电子逃逸出来所做的功也不一样,只有能量 E 大于使电子逃逸出来所需功的最小值 W逸 的光子,才能使金属逸出光电子。
-9(2)对光电效应瞬时性的解释:金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的。
(3)对光电子的最大初动能与入射光的强度无关,而随着入射光的频率的增大而增大的解释:入射光频率不变时光的强度大是指每秒钟入射的光子频率一定,数目较多。
由爱因斯坦光电效应方程可说明。
爱因斯坦光电效应方程:E=hν-W(E是光电子的最大初动能;W是k k逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。
光的粒子性光子能量和光电效应
光的粒子性光子能量和光电效应光的粒子性:光子能量和光电效应在物理学中,光既可以被看作是一种电磁波,也可以被看作是粒子的光子。
这种粒子性的表现主要体现在光子能量和光电效应两个方面。
一、光子能量的基本概念光子是光的粒子性的基本单位,它具有能量。
光子能量E与其对应的光的频率ν有着直接的关系,可以用以下公式表示:E = hν其中h为普朗克常量,其数值约为6.62607015 × 10^-34 J·s。
从公式可以看出,光子的能量与光的频率成正比,频率越高,能量越大。
二、光电效应的现象及解释光电效应是指当光照射到金属表面时,金属中的电子被激发出而发生的现象。
这一现象被广泛应用于光电池、光电子器件等领域。
光电效应的解释需要依据光的粒子性来理解。
根据量子理论,光照射到物质上时,光子会与物质中的电子发生相互作用。
当光子的能量足够大时,它可以克服金属表面束缚电子的势能,使电子从金属中脱离。
这就是光电效应的基本原理。
光电效应的主要特点是随着光的频率的增加,光电子的动能也会增加。
而与光的强度无关,与光子数量有关。
三、光子能量与光电效应的关系光子能量与光电效应之间存在着紧密的关联。
光子能量决定着能否克服金属中电子的束缚能,并激发出光电子。
当光子能量小于金属中电子的束缚能时,光电效应不会发生。
根据光子能量与光的频率的关系公式E = hν,可知,光的频率不变时,光子能量越大,足以激发出光电子的可能性就越大。
对于光电效应方程来说,当光子能量等于电子束缚能时,才能克服束缚力使光电子产生最大动能。
当光子能量大于束缚能时,多余的能量将转化为光电子的动能。
四、光的粒子性对科学研究的意义光的粒子性的发现彻底改变了人们对光的认识,揭示了光与物质相互作用的微观机制。
光的粒子性在很多领域都有重要应用,例如:1. 光电子学:利用光电效应的原理,实现光电子器件的设计和应用,如光电传感器、光电二极管等。
2. 光子学:光子学是研究光的粒子性的学科,它在光通信、激光器、光计算等领域得到广泛应用。
光电效应光子
1927
康 普 顿 效 应
康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖
(1892-1962)美国物理学家
四、吴有训对研究康普顿效应旳贡献
1923年,参加了发觉康普顿效应旳研究工作.
1925—1926年,吴有训用银旳X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同旳元素为散射物质,
在同一散射角( j 1200)测量
。
密立根因为研究基本电荷和 光电效应,尤其是经过著名 旳油滴试验,证明电荷有最 小单位。取得1923年诺贝 尔物理学奖
4.光电效应在近代技术中旳应用
1.光控继电器 能够用于自动控制, 自动计数、自动报警、 自动跟踪等。
放大器
2.光电倍增管
可对薄弱光线进行放 大,可使光电流放大 105~108 倍,敏捷度 高,用在工程、天文、 科研、军事等方面。
定义: 在光(涉及不可见光)旳照射下,从物体发射电
子旳现象叫做光电效应。 发射出来旳电子叫做光电子
一、光电效应
1.什么是光电效应
当光线照射在金属表面时,金属 中有电子逸出旳现象,称为光电效应。 逸出旳电子称为光电子。
2.光电效应旳试验规律
1. 光电效应试验
阳
极
光线经石英窗照在阴极上,便 有电子逸出----光电子。
经典以为,按照经典电磁理论,入 射光旳光强越大,光波旳电场强度旳 振幅也越大,作用在金属中电子上旳 力也就越大,光电子逸出旳能量也应 该越大。也就是说,光电子旳能量应 该伴随光强度旳增长而增大,不应该 与入射光旳频率有关,更不应该有什 么截止频率。
光电效应试验表白:饱和电流不但与光 强有关而且与频率有关,光电子初动能也 与频率有关。只要频率高于极限频率,虽 然光强很弱也有光电流;频率低于极限频 率时,不论光强再大也没有光电流。
光电效应与光子概念
光电效应与光子概念光电效应与光子概念:探索光的奇妙世界引言:光电效应和光子是研究光学中非常重要的概念和现象。
通过深入了解光电效应和光子的本质,我们可以更好地理解光的性质和光学研究的基础。
本文将从光电效应的现象和解释开始,逐步讨论光子的概念、实验验证和重要应用。
一、光电效应:电子释放的奥秘光电效应是指当光照射到某些金属表面时,金属会释放出电子。
这一现象的发现彻底颠覆了以往对于光的传统认知,同时也为量子力学的诞生奠定了重要基础。
在经典物理学的框架下,光被看作是一种电磁波,然而,光电效应的观察实验却无法被这一经典理论所解释。
具体而言,经典理论认为应该存在一个时间滞后,光的能量会逐渐积累直到达到电子从金属中释放所需的能量阈值。
但实验结果表明,电子的释放是立即发生的,而且释放的电子的动能与光的强度相关,而与光的频率无关。
阐释光电效应的奥秘需要引入量子力学的概念和理论。
根据量子理论,光的能量是以一种粒子的形式存在的,这种粒子被称为光子。
二、光子:光的微观粒子光子是一种具有双重性质的微观粒子:它既具有电磁波的波动性质,又具有质量和动量的粒子性质。
它的存在可以解释光电效应及其他光学现象,也为光学研究提供了新的解释和理论基础。
根据量子力学的理论,光的能量是量子化的,光的能量以一个或多个光子的形式传播。
光子的能量与其频率直接相关,能量E和频率ν之间的关系可以由光子的能量-频率关系公式E=ℎν得出,其中ℎ为普朗克常量。
作为一种粒子,光子也具有波粒二象性。
在干涉和衍射实验中,光子表现出波动性质;而在光电效应和康普顿散射实验中,光子表现出粒子性质。
这种双重性质使得光子成为量子力学研究的重要对象。
三、实验验证与重要应用科学家们通过一系列精密实验验证了光电效应和光子的存在。
他们使用各种金属,研究不同频率和强度的光照射下产生的光电流。
实验结果发现,电子的动能与光的频率成正比,与光的强度无关,这一结论与光子的存在理论相吻合。
除了验证光子的存在,光电效应和光子还为实际应用提供了基础。
(高三物理)光电效应 光子
三、光电效应方程
光电效应中,金属中的电子在飞出金属表面时要克服原 子核对它的吸引而做功。某种金属中的不同电子,脱离这种 金属所需的功不一样,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。
W h 0
镁
3.7
几种金属的逸出功
Ek h W
这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。
课堂小结
一、光电效应 1.光电效应:在光的照射下,从物体发射出电子的现象。 2.光电子:在光电效应中发射出的电子。 3.光电效应产生条件:入射光的频率等于大于极限频率 4、光电效应规律: ①只有当入射光的频率高于某一频率v0时才能发生光电 效应,把这一频率v0叫极限频率 ; ②光电效应发生时间非常短暂,几乎不需要时间; ③光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入 射光频率的增大而增大(线性关系); ④当入射光频率大于极限频率时,光电流的强度与入 射光强度成正比。
普朗克把物理带进了量 子世界,受到普照朗克的启 发,爱因斯坦于1905年提出, 在空间传播的光不是连续的, 而是一份一份的,每一份叫 做一个光量子,简称光子, 光子的能量E 跟光的频率ν成 正比,即 光子的能量 E=hν 其中h是一个常量,叫普 朗克常量。
(课本内容) 由公式E=hν可知,每个光子的能量只决定于光 的频率,例如蓝光的频率比红光高,所以蓝光光子的 能量比红光光子的能量大。同样颜色的光,强弱的不 同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数目的多 少。
铯 逸出 功W/eV1.9钙2源自7铍3.9钛
4.1
如果入射光子的能量hv大于逸出功W,那么有些光电子 在脱离金属表面后还有剩余的能量,那么这些剩余能量就转 化为光电子的动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功 不一样,所以它们吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后 剩余的动能也不一样。由于逸出功W是使电子脱离金属所要 做功的最小值,所以如果用Ek表示动能最大的光电子所具有 的动能,那么就有下面的关系式:
光的粒子性光的光子概念与光电效应
光的粒子性光的光子概念与光电效应光的粒子性——光子概念与光电效应光的粒子性是指光在某些现象中表现出粒子特性的一种现象。
这一概念由爱因斯坦在1905年的光电效应研究中提出,对光的本质理解产生了深远的影响。
本文将从光的粒子性的概念出发,深入探讨光子的本质以及光电效应的原理与应用。
一、光的粒子性概念的提出在传统的电磁波理论中,光被解释为一种电磁波,具有波动性质。
然而,当科学家对光通过金属时表现出的行为进行研究时,发现光的行为与传统波动理论相悖。
这一现象被称为光电效应。
光电效应是指当光照射到金属表面时,金属会释放出电子。
根据传统的波动理论,我们预期光的强度越大,从金属中释放出的电子数量越多。
然而,实验观察到的现象却是当光的频率高于某个临界值时,无论光强如何增加,从金属中释放出的电子数量都保持不变。
为了解释这一现象,爱因斯坦提出了光的粒子性概念,即光由一种被称为光子的离散能量单位组成。
根据这一理论,光的能量由光子携带,光子的能量与频率有关,而不是与光的强度有关。
当光照射到金属上时,光子与金属表面的电子发生碰撞,将能量传递给电子,使得电子克服金属表面的束缚力而跃出。
二、光子的本质与性质光子是光的粒子性质的基本单位,它在量子力学理论中被描述为光的量子。
与传统的粒子有所不同的是,光子没有质量,但具有能量和动量。
光子的能量E与频率f之间满足普朗克公式E=hf,其中h为普朗克常数。
光子的能量与频率之间的关系意味着不同频率的光子携带不同能量,因此具有不同的性质。
例如,紫外光的频率较高,因而携带更大的能量,可以使得金属中的电子更容易跃出。
而可见光的频率较低,能量较小,不足以使金属中的电子脱离束缚。
这一特性也解释了为什么只有高频率的光才能引发光电效应。
光子还具有波粒二象性,既可以表现为波动也可以表现为粒子性。
这一特性可以通过双缝干涉实验来证明。
当光子通过双缝时,会产生干涉图样,表现出波动行为。
然而,当我们逐个射出光子,发现每个光子只在某一位置进行探测,表现出粒子特性。
光电效应与光子概念
光电效应与光子概念光电效应与光子概念的深入探索光电效应和光子概念作为物理学中的重要概念,对人类的科学探索和技术应用产生了深远的影响。
本文将从光电效应的实验发现开始,逐步介绍光电效应和光子概念的相关知识,并探讨其背后的物理原理以及实际应用。
光电效应是指当光照射到物质表面时,若光的能量足够高,会将物质中的电子从原子或者分子中释放出来,形成电流的现象。
这一现象最早由德国物理学家汉斯·格尔哈德·卡尔·亥尔兹在19世纪末的实验中发现。
亥尔兹用紫外线照射金属板,发现在一定的光强下,电流的大小与光强成正比,而与光的频率无关。
这个实验表明光的能量与光电效应有关,而不是光的频率。
为了解释光电效应的现象,物理学家引入了光子的概念。
光子是光的微观粒子理论,也是量子力学的基本概念之一。
光子具有一定的能量,且能量和频率成正比。
当光照射到物质上时,光子与物质中的电子发生相互作用,将能量传递给电子,使得电子从束缚态跃迁到自由态,从而形成光电效应。
光的波粒二象性是解释光电效应和光子概念的重要理论基础。
根据波粒二象性,光既可以被看作是一种波动现象,也可以被看作是由光子组成的微观粒子。
在光电效应中,光可以被解释为一种粒子,光子。
光子的能量和频率之间的关系为E = hν,其中E是光子的能量,h是普朗克常数,ν是光子的频率。
进一步研究发现,光电效应与光的频率之间存在一个关键的临界频率,称为截止频率。
当光的频率低于截止频率时,无论光的强度如何,都无法将电子从物质中释放出来。
这个现象可以用经典物理学的波动理论无法解释,但在量子力学中,可以通过光子概念和能量的量子化解释。
光电效应的研究不仅深化了人们对光和物质相互作用的理解,还带来了许多实际应用。
一个典型的例子就是光电池。
光电池利用光电效应将光能转化为电能,广泛应用于太阳能领域。
另外,光电效应的原理也被应用于光电倍增管、光电二极管等光电器件中。
总之,光电效应和光子概念是现代物理学中的重要概念,对于了解光和物质的相互作用,以及实际应用具有重要意义。
高中物理光电效应,光子说
高中物理光电效应,光子说第一节光电效应 , 光子说一.光电效应 .1.定义 :在光 (包括不可见光 )的照射下物体发射出电子的现象叫光电效应 .发射出的电子叫光电子 .2.光电效应实验 .3.几个概念 :①极限频率 :能使金属发生光电效应的最低频率 .不同的金属有不同的极限频率 .②逸出功 :金属里的电子吸收光子后逃逸金属时克服金属离子的引力所做的功 .③最大初动能 :金属表面的电子逸出时具有的动能 ,为最大初动能 .④光的强度 :指单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量 .与单位时间内入射光子的个数有关 ,也与光的频率 (每个光子的能量 )有关 .⑤光电流强度 : 逸出的光电子所形成的电流 ,与单位时间内逸出光电子的个数有关 .4.光电效应规律①任何一种金属都存在一个极限频率 , 入射光的频率必须大于 (或等于 )极限频率才能发生光电效应,低于极限频率的光不能使金属发生光电效应 .②光子传递能量给电子时是一一对应的 ,一个电子只能吸收一个光子的能量 .③光电子的最大初动能与入射光强度无关 ,只随入射光的频率增大而增大 .(不是正比 )④在同一次光电效应中 ,光电流的强度与入射光强度成正比 .⑤入射光的照射与光电子的形成几乎是同时的 .二.光电效应与传统电磁理论的矛盾 .极限频率 ,时间 .三.光子的概念与光子说721.光量子 (简称光子 ):在空间传播的光不时连续的 ,每一份叫做一个光子 .光子的能量 (不是动能 )和它的频率成正比. E=hυ2.光电效应无法用波动理论来解释 ,而光子说很好的解释了光电效应 ,证明了光具有粒子性 .四.光电效应方程 . mv2/2 = E - W = hυ- W五.光电效应的应用 : 光电管第二节光的波粒二象性一.光的波粒二象性 .1.光既具有波动性 ,又具有粒子性 .2.光子频率越高 (波长越短 ),粒子性越显著 .频率越低 (波长越长 ),波动性越显著 .3.单个光子往往表现为粒子性 . 大量光子往往表现为波动性 .二.光是一种概率波 .1.物理学把物质分成两大类①实物:分子,原子,质子,电子以及由这些粒子所组成的物体等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一、能量量子假说
[知识梳理] P33 1.假说内容:物体热辐射所发出的电磁波的能量是 不连续的 ,只能是hν 的 整数倍 . 2.能量量子:hν 称为一个能量量子,其中ν是辐射频率,h是一个常量, 称为普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s. 3.假说的意义:能量量子假说能够非常合理地解释某些电磁波的 辐射 和 吸收 的实验现象. 4.量子化现象:在微观世界里,物理量的取值很多时候是不连续的,只 能取一些分立值的现象.
[即学即用] 判断下列说法的正误. (1)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小.
(× ) (2)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比.( × ) (3)入射光若能使某金属发生光电效应,则入射光的强度越大,照射出的 光电子越多.( √ ) (4)用同一种色光照同一种金属 ,发出的所有光电子的初动能都相同.
读数为零.由此可知阴极材料的逸出功为
A√.1.9 eV
B.0.6 eV
图3
C.2.5 eV
D.3.1 eV
解析 由题意知光电子的最大初动能为 12mvmax2=eU0=0.6 eV 所以根据光电效应方程12mvma2x=hν-W0 可得 W0=hν-12mvmax2=(2.5-0.6) eV=1.9 eV.
转.当带负电的小球与锌板接触后,中和了一部分正电荷,从而使验电器
的指针偏角减小.
(2)使验电器指针回到零,再用相同强度的钠灯发 出的黄光照射锌板,验电器指针无偏转.那么,若 改用强度更大的红外线灯照射锌板,可观察到验电 器指针_无__(填“有”或“无”)偏转.
解析 使验电器指针回到零,用钠灯发出的黄光照射锌板,验电器指针无 偏转,说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率,而红外线比黄光的 频率还要低,更不可能使锌板发生光电效应.能否发生光电效应与入射光的 强弱无关.
二、光子假说
[知识梳理] P33 1.爱因斯坦指出,光的能量不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做 一个 光子 ,一个 光子 的能量为ε= hν . 2.光子概念是 量子思想的一个质的飞跃,可以完美解释 光电效应 的各 种特征.
三、光电效应方程
1.表达式: hν=12mvmax2+W0 或 12mvmax2=hν-W0.
(2)将光的强度保持不变,更换滤色片以改变入射 光的频率(以蓝光、绿光、红光为例),光电流有什 么变化?这说明什么问题? 答案 在光的强度保持不变时,蓝光和绿光照射时都 有光电流产生,而红光照射时没有,即使增大红光的 强度依然没有光电流.这说明对于某种金属只有光的频 率足够大,才能发生光电效应.如小于某个频率值,光 再强也不能发生光电效应.
矛盾三:光的强度足够大,电子就能获得足够的能量,电子就能逸出金 属表面,电子能量增加应该有一个时间积累过程,电子才能逸出金属表 面。 光电效应的实验却表明:入射光的照射和光电子的逸出几乎是同时的。 即光电效应发生的时间极短,一般不超过10-9s 。
小结:光电效应的实验规律
1.产生光电效应的条件: 任何一种金属,都存在极限频率ν0,只有当入射光频率ν≥ν0时,才能发 生光电效应.
小结:处理光电效应的问题
1.定性分析: (1)光的强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大; (2)光的频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.
2.定量计算:
(1)爱因斯坦光电效应方程: hν=12mvma2x+W0
(2)最大初动能与遏止电压的关系:
1 2
m
vm2 ax
eU 0
(3)逸出功与极限频率的关系: W0=hν0
第二章 波粒二象性
第一节 光电效应
[学习目标]
1.了解光电效应,掌握光电效应的实验规律. 2.知道光电流与光的强度和光的频率之间的关系. 3.理解极限频率和遏止电压的概念.
一、人类对光的本性认识的历史进程
微粒说:认为光是一种粒子 代表人物:牛顿
波动说:认为光是一种波 代表人物:惠更斯
光的电磁说:光是电磁波 提出者:麦克斯韦பைடு நூலகம்
立.eU0 等于光电子的最大初动能.
(2)在图中,利用蓝光照射,加反向电压,逐渐增大电压,直至光电流恰 好为零,记录遏止电压的值.改变入射光强度,记录的遏止电压的值有什 么特点?答案 不变. (3)维持光源强度不变,改变入射光的频率.先采用蓝光 作为入射光,记录遏止电压值;再换绿光作为入射光, 记录遏止电压值.有什么现象? 答案 绿光作为入射光时遏止电压较小.
(4)综合上面的分析,关于光电子的最大初动能与入射光频率, 能得出什么结论?
答案 遏止电压只与入射光的频率有关,而与入射光的强弱无关.而遏止 电压对应光电子的最大初动能,也就是说其最大初动能也只与入射光的频 率有关.
[知识梳理] 遏止电压(P 31)
1.定义:在强度和频率一定的光照射下,回路中的光电流会随着反向电
因为发光功率已知,所以1 s内发射的光子数为 n=Pε·t=138.1×4×101-03×-191个≈5.73×1016 个.
例3 如图3所示,当开关K断开时,用光子能量为2.5 eV
的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零.合上开关,
调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.6 V时,电流表
读数仍不为零.当电压表读数大于或等于0.6 V时,电流表
3.单位时间内发射的光电子数目跟入射光的强度成正比,即光电流 随入射光强度的增大而增大。
1、当入射光一定时,光电流随加速电压增大而增大,但 光电流增大到一定时,就不再变化。此时该电流大小叫 饱和光电流。
2、产生光电效应后,增加照射光的强度,饱和光电流增 大。
[即学即用] 判断下列说法的正误. (1)只要光足够强,任何频率的光都可以使金属发生光电效应.( × ) (2)能否发生光电效应,取决于入射光的频率,与光的强度无关.( √ ) (3)发生光电效应时,单位时间内发出的光电子数越多,光电流越强.
2.光电流大小的决定因素:当入射光频率ν>ν0时,光电流随入射光强度 的增大而增大.
3.光电子的最大初动能: 光电子的最大初动能Ekm与入射光强度无关,只随入射光频率的增大而 增大 .
4.光电效应的发生时间:几乎是瞬时发生的(时间一般不超过10-9 s)
第二章 波粒二象性
第二节 光 子
[学习目标]
例1 一验电器与锌板相连(如图3所示),用一紫外
线灯照射锌板,关灯后,验电器指针保持一定偏角.
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触,则验电器
指针偏角将_减__小__(填“增大”“减小”或“不变”).
图3
解析 当用紫外线灯照射锌板时,锌板发生光电效应,锌板放出光电子而
带上正电,此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电,故指针发生了偏
(× )
四、光电效应的解释
[知识梳理] 光电效应的解释
1.光电效应方程说明了产生光电效应的条件.
若有光电子逸出,则光电子的最大初动能必须大于或等于零,即12mvma2x =
W0
W0
hν-W0≥0,亦即 hν≥ W0 ,ν≥ h =ν0,而 ν0= h 恰好是光电效应的
极限频率.
W0=hν0
例2 某激光器发射波长为6.328×10-7 m的单色光,试计算这种光的一个 光子的能量为多少?若该激光器的发光功率为18 mW,则每秒钟发射多少 个光子?(h=6.63×10-34 J·s) 答案 3.14×10-19 J 5.73×1016个 解析 根据爱因斯坦光子学说,光子能量ε=hν,而c=λν, 所以 ε=hλc=6.63×6.31208-×34×103-×7 108 J≈3.14×10-19 J
19世纪末,麦克斯韦的 电磁理论完美地解释了光的 波动现象,光的电磁说得到 了广泛的认同。
但赫兹在通过实验证实 了电磁理论的同时,也发现 了一个用电磁理论无法解释 的现象--光电效应。
二、光电效应
[知识梳理] P28
1.金属在光(包括可见和不可见光)的照射下 发射电子的现象叫做光电效应。
2.发射出来的电子叫做光电子。
量与频率无关.
光电效应与光的电磁理论的矛盾
矛盾一:按照光的波动理论,不论光的频率如何,只要照射时间足够 长或入射光的强度足够大,就可以产生光电效应。
光电效应的实验结果表明:只有入射光的频率v大于或等于该金属的 极限频率v0时,才能发生光电效应。
矛盾二:根据能量的观点,电子要从物体中飞出,必须具有一定的能 量,而这一能量只能来源于入射光的能量。 光电效应的实验结果表明:逸出的光电子的能量与入射光的强度无关, 只取决于入射光的频率.
2.对光电效应方程的理解:光电效应方程实质上是能量守恒方程. (1)能量为ε=hν的光子被电子所吸收,电子把这些能量的一部分用来克 服金属内部电子对它的吸引,另一部分就是电子离开金属表面时的动能. (2)如果克服吸引力做功最少为 W0,则电子离开金属表面时动能最大为 12mvmax 2,根据能量守恒定律可知:12mvmax 2=hν-W0. 其中:W0为金属的逸出功,大小由金属本身决定。
疑问:光电子的发射与什么因素有关呢?为了研 究这个问题,我们来认识一种光学器件。
光电管
1.光电管就是利用光电效应把光信号转变成电信号的一种传感器。 光电管主要是由密封在玻璃壳内的阴极和阳极组成,阴极表面涂 有束缚电子能力较弱的碱金属.
2.阴极发出的光电子被阳极收集,在回路中会形 成电流,称为光电流。
(3)将入射光保持不变,改变光电管两端的电压,光电流有什么变化? 答案 光电流随加速电压增大而增大,但光电流增大到一定时,就不再变化。
1.当入射光的频率较低时,无论光多么强,照射时间多长,光电管 都不会发射光电子,不能产生光电流。
2.当入射光的频率刚好能使光电管产生光电流,这个频率称为极限 频率ν0,其对应的波长称为极限波长λ0。只有当光的频率大于或 等于金属的极限频率时才可以发生光电效应。