光电效应复习课件
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放大器
K2
K1
K4
K3
K5
控制机构
2.光电倍增管
A
可对微弱光线进行放 大，可使光电流放大 105~108 倍，灵敏 度高，用在工程、天 文、科研、军事等方
应
• 光电管
•光
A
用
I
K
电流计
电源
第2课时
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
G
V
Uc称遏止电压。
1 2 me vc eU c 2
一、光电效应的实验规律
光电效应实验装置
阳 极
光电效应伏安特性曲线
I
A K
阴 极
G
V
遏 止 电 压
光 强 较 弱
Uc
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O
U
一、光电效应的实验规律
光电效应实验装置
阳 极
光电效应伏安特性曲线
A
K
I
阴 极
G
V
饱 和 遏 电I s 止 流 电 压
光 强 较 强
康普顿正在测晶体 对X 射线的散射 按经典电磁理论： 如果入射X光是某 种波长的电磁波， 散射光的波长是 不会改变的！
j =0O
..... .. ...... . . .. . .... . . . . . ... .. ... .... . ... . ... . . . .. . . .. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第二节(2课时)
zxxk
第1课时
光电效应
光子
问题1：回顾前面的学习，总结 人类对光的本性的认识的发展 过程？
一、光电效应现象
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。。
光线经石英窗照在阴极上， 便有电子逸出----光电子。
阳 极
A
W 石英窗
K
阴 极
G
光电子在电场作用下形成光电流。
V
遏止电压
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。
阳 极
A
K
阴 极
当 K、A 间加反向电压，光 电子克服电场力作功，当电压达 到某一值 Uc 时，光电流恰为0。
3. 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 4.从光电效应方程中，当初动能为零时， 可得极极限频率：
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。 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。
3.爱因斯坦的光量子假设
W0
为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功；
h Ek W0
1 2 Ek me v 2
为光电子的最大初动能。
爱因斯坦对光电效应的解释： 1. 光强大，光子数多，释放的光电子也 多，所以光电流也大。 2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属 表面逸出，所以不需时间的累积。
0
0.700 0.750
j =45O j =90
散射中出现 ≠0 的现象，称 为康普顿散射。 康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 。 2.新波长 随散射角的增大 而增大。 波长的偏移为
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
4.光电效应在近代技术中的应用 1.光控继电器
K
可以用于自动控 制，自动计数、自动 报警、自动跟踪等。
光 强 较 弱
Ua
O
U
2. 光电效应实验规律 ①.光电流与光强的关系 阳 饱和光电流强度与入射光强度成正比。 极 ②.截止频率c ----极限频 率 对于每种金属材料，都相应的有一确 定的截止频率c 。 •当入射光频率 > c 时，电子才能逸 出金属表面；
W 石英
窗
A K
阴 极
G
V
•当入射光频率 < c时，无论光强多大也无电子逸出金 属表面。 ③光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需 时间<10-9s。
光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量 分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的 积累过程。
为了解释光电效应，爱因斯坦在能量 子假说的基础上提出光子理论，提出了光 量子假设。
1.内容 光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出 现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的光是由大量能量为 =h 光子组成的粒子流，这 些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。 2.爱因斯坦光电效应方程 在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一 部分消耗在电子逸出功A，另一部分变为光电子逸出后 的动能 Ek 。由能量守恒可得出：
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。
一.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
光阑
晶体
散射波长
0
j
探 测 器
X 射线谱仪
石墨体 (散射物质)
经典理论无法解释光电效应的实验结果。
经典认为，按照经典电磁理论，入 射光的光强越大，光波的电场强度的 振幅也越大，作用在金属中电子上的 力也就越大，光电子逸出的能量也应 该越大。也就是说，光电子的能量应 该随着光强度的增加而增大，不应该 与入射光的频率有关，更不应该有什 么截止频率。
光电效应实验表明：饱和电流不仅与光 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，即 使光强很弱也有光电流；频率低于极限频 率时，无论光强再大也没有光电流。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
定义： 在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电
子的现象叫做光电效应。
发射出来的电子叫做光电子
一、光电效应
中学学科
1.什么是光电效应
当光线照射在金属表面时，金属 中有电子逸出的现象，称为光电效应。 逸出的电子称为光电子。
2.光电效应的实验规律
1. 光电效应实验
K2
K1
K4
K3
K5
控制机构
2.光电倍增管
A
可对微弱光线进行放 大，可使光电流放大 105~108 倍，灵敏 度高，用在工程、天 文、科研、军事等方
应
• 光电管
•光
A
用
I
K
电流计
电源
第2课时
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
G
V
Uc称遏止电压。
1 2 me vc eU c 2
一、光电效应的实验规律
光电效应实验装置
阳 极
光电效应伏安特性曲线
I
A K
阴 极
G
V
遏 止 电 压
光 强 较 弱
Uc
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O
U
一、光电效应的实验规律
光电效应实验装置
阳 极
光电效应伏安特性曲线
A
K
I
阴 极
G
V
饱 和 遏 电I s 止 流 电 压
光 强 较 强
康普顿正在测晶体 对X 射线的散射 按经典电磁理论： 如果入射X光是某 种波长的电磁波， 散射光的波长是 不会改变的！
j =0O
..... .. ...... . . .. . .... . . . . . ... .. ... .... . ... . ... . . . .. . . .. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第二节(2课时)
zxxk
第1课时
光电效应
光子
问题1：回顾前面的学习，总结 人类对光的本性的认识的发展 过程？
一、光电效应现象
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。。
光线经石英窗照在阴极上， 便有电子逸出----光电子。
阳 极
A
W 石英窗
K
阴 极
G
光电子在电场作用下形成光电流。
V
遏止电压
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。
阳 极
A
K
阴 极
当 K、A 间加反向电压，光 电子克服电场力作功，当电压达 到某一值 Uc 时，光电流恰为0。
3. 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 4.从光电效应方程中，当初动能为零时， 可得极极限频率：
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。 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。
3.爱因斯坦的光量子假设
W0
为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功；
h Ek W0
1 2 Ek me v 2
为光电子的最大初动能。
爱因斯坦对光电效应的解释： 1. 光强大，光子数多，释放的光电子也 多，所以光电流也大。 2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属 表面逸出，所以不需时间的累积。
0
0.700 0.750
j =45O j =90
散射中出现 ≠0 的现象，称 为康普顿散射。 康普顿散射曲线的特点：
1.除原波长0外出现了移向 长波方向的新的散射波长 。 2.新波长 随散射角的增大 而增大。 波长的偏移为
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
4.光电效应在近代技术中的应用 1.光控继电器
K
可以用于自动控 制，自动计数、自动 报警、自动跟踪等。
光 强 较 弱
Ua
O
U
2. 光电效应实验规律 ①.光电流与光强的关系 阳 饱和光电流强度与入射光强度成正比。 极 ②.截止频率c ----极限频 率 对于每种金属材料，都相应的有一确 定的截止频率c 。 •当入射光频率 > c 时，电子才能逸 出金属表面；
W 石英
窗
A K
阴 极
G
V
•当入射光频率 < c时，无论光强多大也无电子逸出金 属表面。 ③光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需 时间<10-9s。
光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量 分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的 积累过程。
为了解释光电效应，爱因斯坦在能量 子假说的基础上提出光子理论，提出了光 量子假设。
1.内容 光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出 现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的光是由大量能量为 =h 光子组成的粒子流，这 些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。 2.爱因斯坦光电效应方程 在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一 部分消耗在电子逸出功A，另一部分变为光电子逸出后 的动能 Ek 。由能量守恒可得出：
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。
一.康普顿散射的实验装置与规律：
X 射线管
光阑
晶体
散射波长
0
j
探 测 器
X 射线谱仪
石墨体 (散射物质)
经典理论无法解释光电效应的实验结果。
经典认为，按照经典电磁理论，入 射光的光强越大，光波的电场强度的 振幅也越大，作用在金属中电子上的 力也就越大，光电子逸出的能量也应 该越大。也就是说，光电子的能量应 该随着光强度的增加而增大，不应该 与入射光的频率有关，更不应该有什 么截止频率。
光电效应实验表明：饱和电流不仅与光 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，即 使光强很弱也有光电流；频率低于极限频 率时，无论光强再大也没有光电流。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
定义： 在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电
子的现象叫做光电效应。
发射出来的电子叫做光电子
一、光电效应
中学学科
1.什么是光电效应
当光线照射在金属表面时，金属 中有电子逸出的现象，称为光电效应。 逸出的电子称为光电子。
2.光电效应的实验规律
1. 光电效应实验