大学物理实验：光电效应32页PPT
光电效应光电效应ppt光电效应课件
光电效应光电效应ppt光电效应课件光电效应知识背景：1887年，赫兹在证明麦克斯韦波动理论的实验中，首次发现了光电效应。
当时，赫兹注意到，用光特别是紫外光照射处在火花间隙下的电极，会使火花容易从电极间通过。
勒纳于1900年对这个效应也进行了研究，并指出光电效应应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
上图即为实验装置图，入射光通过石英窗照射到金属表面（阴极）时，就有电子发射出来，当有电子到达阳极时，外电路就有电流。
若光电效应应仅此而已，则并没有什么惊奇之处。
事实上，从光电效应的实验中得到的部分结果，用经典的电磁理论却无法解释。
光电效应课件的一些重要的演示结果如下：（1）当发生光电效应时，光照强度不变时，随着电压的增大，电路内的电流也在增大，但是不会无限增大，有一个最大值，这个最大值就是饱和电流。
当光照强度再增大时，饱和电流的值也会相应的增大。
（2）当外加正向电压V足够大时，从阴极发射的电子将全部到达阳极，光电流i达到饱和。
课件演示发现，在入射光频率v一定时，饱和电流i与光强I成正比。
（3）通常即使加上反向电压，回路中还是有电流，但当反向电压大于一临界值时，电流为零，此临界值称为截止电压-V。
课件演示发现：当入射光频率v一定时，同种金属阴极材料的截止电压-V相同，与光强无关。
（4）尽管对特定的金属阴极材料，截止电压-V与光强度I无关，但它与入射频率v成正比。
从课件演示可以看到每一种阴极材料，都分别有确定的截止频率v0，称为观点效应的红线。
入射光频率v必须大于此值，才能产生光电流，否则，不论光强多大，都无光电流。
v0随着阴极材料的不同而改变。
（4）解释上述问题理论基础：1905年，爱因斯坦提出了光子假设。
这个假设认为，当光照到阴极表面时，所发射的一个电子是从一个单一能量量子获得能量。
这种能量量子被称为光子，它的能量与电磁波的频率v有关，大小为ε=hv，h为普朗克常量。
按照爱因斯坦的观点，当光入射到阴极表面时，光子被电子吸收，电子获得了hv的能量。
大学物理《光电效应》精品课件
在一定频率的光照射下，电子从金属或金属 化合物表面逸出的现象称为光电效应，逸出的 电子称为光电子。由光电子形成的电流叫光电 流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该 种金属的逸出功。
•外光电效应
由于金属表面的电子吸收外界的光子，克服金属的束缚而逸出金属表面 的现象。
量子”理论的正确。
实验内容
1、测量I－U伏安特性曲线(3650A、4047A） 先测3650A的伏安特性曲线 顺时针旋转“电压调节”旋钮，使电压由-3V逐 渐升高到30V，观察光电流的变化（每隔1V记一 个电流值），记下一组I-U值，然后再将电压从 30V降到-3V。换上4047A的滤色片，再测一遍。 2、测量五个光频率的抬头电压 电压由-3V升高到6V，间隔1V测一个点。当电流 开始变化（急剧变化）时细测几个点（间隔0.1V 或0.2V）。电流起始点所对应的电压值为反向遏 止电压，即抬头电压。
光子的能量和频率成正比：
E h
h 6.631034 J·s
爱因斯坦对光电效应的解释(1905年）
光束由光子构成，频率为v的光束，光子能量为 E h
当光子照到金属表面时，其能量一次为金属中的电子全部吸收， 而不需积累能量的时间。
电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的束缚而作功，余 下的就成为电子离开金属表面后的动能。
和值；对于不同的光强，饱和电流与光强成正比。
（3）当加反向电压时，存在遏止电压，遏止电压的大小反映
光电子初动能的大小。截止电压U0 与入射光频率具有线性关
系。
E k max
1 2
mv
2
e|
U0
|
（4）光电效应是瞬时效应。当光照射到金属表面时， 几乎立即就有光电子逸出，不超过10–9秒。
光电效应光电效应ppt光电效应课件
光电效应光电效应ppt光电效应课件光电效应知识背景：1887年，赫兹在证明麦克斯韦波动理论的实验中，首次发现了光电效应。
当时，赫兹注意到，用光特别是紫外光照射处在火花间隙下的电极，会使火花容易从电极间通过。
勒纳于1900年对这个效应也进行了研究，并指出光电效应应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
上图即为实验装置图，入射光通过石英窗照射到金属表面（阴极）时，就有电子发射出来，当有电子到达阳极时，外电路就有电流。
若光电效应应仅此而已，则并没有什么惊奇之处。
事实上，从光电效应的实验中得到的部分结果，用经典的电磁理论却无法解释。
光电效应课件的一些重要的演示结果如下：（1）当发生光电效应时，光照强度不变时，随着电压的增大，电路内的电流也在增大，但是不会无限增大，有一个最大值，这个最大值就是饱和电流。
当光照强度再增大时，饱和电流的值也会相应的增大。
（2）当外加正向电压V足够大时，从阴极发射的电子将全部到达阳极，光电流i达到饱和。
课件演示发现，在入射光频率v一定时，饱和电流i与光强I成正比。
（3）通常即使加上反向电压，回路中还是有电流，但当反向电压大于一临界值时，电流为零，此临界值称为截止电压-V。
课件演示发现：当入射光频率v一定时，同种金属阴极材料的截止电压-V相同，与光强无关。
（4）尽管对特定的金属阴极材料，截止电压-V与光强度I无关，但它与入射频率v成正比。
从课件演示可以看到每一种阴极材料，都分别有确定的截止频率v0，称为观点效应的红线。
入射光频率v必须大于此值，才能产生光电流，否则，不论光强多大，都无光电流。
v0随着阴极材料的不同而改变。
（4）解释上述问题理论基础：1905年，爱因斯坦提出了光子假设。
这个假设认为，当光照到阴极表面时，所发射的一个电子是从一个单一能量量子获得能量。
这种能量量子被称为光子，它的能量与电磁波的频率v有关，大小为ε=hv，h为普朗克常量。
按照爱因斯坦的观点，当光入射到阴极表面时，光子被电子吸收，电子获得了hv的能量。
光电效应ppt
光电效应ppt篇一：光电效应光电效应? 关于电磁波入射到物体表面导致其电导率变化的现象，或电磁波辐射入射到物体表面导致其内部产生电动势的现象，详见“内光电效应”。
光电效应示意图：来自左上方的光子冲击到金属板，将电子逐出金属板，并且向右上方移去。
光电效应（Photoelectric Effect）是指光束照射在金属表面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”。
要发生光电效应，光的频率必须超过金属的特征频率。
1887年，物理学者发现，照射到金属上，可以帮助产生。
1905年，特·爱因斯坦发表论文《关于光产生和转换的一个启发性观点》，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。
在研究光电效应的过程中，物理学者对光子的量子性质有了更加深入的了解，这对波粒二象性概念的提出有重大影响。
除了光电效应以外，在其它现象里，光子束也会影响电子的运动，包括光电导效应、光伏效应、光电化学效应（photoelectrochemical effect）。
理论概述光束里的光子所拥有的能量与光的频率成正比。
假若金属里的自由电子吸收了一个光子的能量，而这能量大于或等于某个与金属相关的能量阀值（称为这种金属的逸出功），则此电子因为拥有了足够的能量，会从金属中逃逸出来，注成为光电子；[ 1]若能量不足，则电子会释出能量，能量重新成为光子离开，电子能量恢复到吸收之前，无法逃逸离开金属。
增加光束的辐照度（光束的强度）会增加光束里光子的密度，在同一段时间内激发更多的电子，但不会使得每一个受激发的电子因吸收更多的光子而获得更多的能量。
换言之，光电子的能量与辐照度无关，只与光子的能量、频率有关。
大学物理实验：光电效应
当高能光子（高频率光）照射在物质上时 ，物质可以吸收一个光子并释放一个正离 子和多个电子的现象。
光电效应的应用
光电倍增管
利用光电效应原理制成的器件， 可以将微弱的光信号转换成电信 号，广泛应用于高能物理、天文
学和医学等领域。
太阳能电池
利用光电效应将太阳能转换成电能， 是太阳能利用的重要方式之一。
光电器件
THANKS
感谢观看
为了更好地研究光电效应的规律，可 以尝试改变光源的波长、光强等条件， 观察其对光电效应的影响。
07
参考文献
参考文献
光电效应实验原理
详细介绍了光电效应的基本原理，包括光子、电子、 能量转换等概念。
实验操作步骤
提供了实验的具体操作步骤，包括实验设备、实验操 作流程、数据记录等。
实验数据处理
介绍了如何处理实验数据，包括数据整理、图表绘制、 误差分析等。
普朗克效应
里德堡效应
当光照射在物质上时，物质吸收光的能量 并释放电子，电子的能量与光的频率有关 ，与光的强度无关。
Hale Waihona Puke 当高能光子（高频率光）照射在物质上时 ，物质可以吸收一个光子并释放多个电子 的现象。
光电子发射
光离子化
当光照射在物质上时，物质吸收光的能量 并释放电子，电子的能量与光的频率和物 质的功函数有关。
2
光电效应的应用广泛，如太阳能电池、光电倍增 管等。
3
光电效应的发现和研究对现代物理学的发展产生 了深远的影响。
02
实验原理
光电效应概念
光电效应
当光照射在物质上时，物质可以 吸收光的能量并释放电子的现象 。
光电效应的发现
19世纪末，德国物理学家赫兹和 勒纳德在实验中发现了光电效应 。
光电效应-PPT
放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的
形式辐射出来，因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。设t时间后放
射性元素的质量均为m，由衰变规律知：
。
m
m
A
(
1 2
)
t T1
mB(
1
t
)T2
,
mA
2 mB
2T2 T1
12
热点五 核反应方程
【例5】［2009年高考天津理综卷］下列说法正确的是( B D )
10
热点三 氢原子光谱
【例3】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发 出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原子自发跃迁时发 出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发
跃迁时最多可发出_6__条不同频率的谱线。
【解析】由于这群氢原子自发跃迁 发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系， 故可判断这群氢原子的最高能级为n=4， 画出氢原子谱线示意图(如图3.5-3-2所示 )可知，这群氢原子自发跃迁时最多可 发出6条不同频率的谱线。
0 1
e
)和2个中微
(2)研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017 s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝
1×1037 J/s)。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果
保留一位有效数字)；
(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。(可能用到的数据：银河系质量约为
N
N
0
(
1 2
t
)
,m
m0
(
1 2
t
)
6
要点六 核能的产生和计算
1.核能的计算方法
高考物理光电效应 PPT课件 图文
应缺少电子而带正电，故验电器指针的负电荷与锌 板正电荷中和一部分电荷后偏角变小，用红外线照 射验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应， 说明锌板的极限频率大于红外线的频率。
056.08年苏北四市第三次调研试题12-2.(1) 12－2．（1）（选修3－5 ）有关热辐射和光的本性， 请完成下列填空题
黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释， 1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份 不可分割最小能量值组成，每一份称为_能__量__子___. 1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子的观点， 认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表
达式为_______h， 并成功解释了______光__电__效__应__现象
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 D．如果a光能使某种金属
a
真空
b
发生光电效应，b光也一定能 使该金属发生光电效应
介质
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
C为粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式
结构模型。
D为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续；
不论在生活中还是网络里，人人都会有朋友。如果没有朋友情，生活就不会有悦耳的和音，就如死水一滩；友情无处不在，它伴随你左右，萦绕在你身边，和你共渡一生。 友情，是雨季中的一把小伞，它撑起了一个晴朗的天空；友情，是风雪之夜的一杯淡茶，它能将寒意驱走，带来温暖；友情，是迷途中的一盏灯，它在你迷失时给你方向……人生漫漫，若能拥有一段地久天长的相知相伴的友情，生命亦无憾。 大千世界，红尘滚滚，一年又一年的风风雨雨，几许微笑，几丝忧伤，随着时间小河的流淌，许多人和事都付之东流去。但有一种人却随着时间的推移，你与ta的交往，如陈年酒香，沁人心肺。你与ta的友情是世上最珍贵的情感。这种友情是一种最纯洁、最高尚、最朴素、最平凡的感情。也是最浪漫、最动人、最坚实、最永恒的情感。 小时候，友情是简单的一个玩伴，是一份哭哭笑笑的天真无邪。儿时的友情是真切的我和你，可以肆无忌惮的吵架，互相赌气撅起的嘴，片刻之后又携手言欢。那时的友情是那一块小小的糖，甜甜的味道，永远留在了儿时的记忆里，无论何时回味起，都是美滋滋的。 长大后，友情是一樽透明的酒杯，举杯邀明月时，对影成三人。失败或落寞时的酒话连篇，ta不会觉得你烦。友情，是伤心不必躲在一个角落悄悄地哭泣，ta默默地陪你，告诉你在哪里跌倒的就在哪里爬起来。于是，成长里有我们友情地久天长的足迹。
光电效应PPT课件
控制机构
K
K2
K1
K4 K3
K5
A
例1.铝的逸出功是4.2 eV，现在将波长200 nm的光照射铝的
表面。 （1）求光电子的最大初动能。（2）求遏止电压。
（3）求铝的截止频率。
【解析】（1）根据爱因斯坦光电效应方程得：光电子的最
大初动能为
．
Ek
hc
W
=3.3×10-19J
（2）根据动能定理遏止电压为：UCE eK1 3..6 3 1 10 0 1 19 9v2.1v
③光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电 子多，因而饱和电流大。
三.爱因斯坦的光量子假设
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。
因为光照条件一定时，K发射的电子数目一 定。
实验表明：
入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发 射的光电子数越多。
阴极
A
K
阳极
G
V
二.光电效应的实验规律
++++++
(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC
：使光电流减小到零的反向电压
A
U
U=0时，I≠0，
因为电子有初速度
加反向电压，如右图所示：
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。
光电效应的解释PPT课件
22
第22页/共67页
1900年10月19日普朗克在德国物理学会 议上报告了他的黑体辐射公式(这公式是他 “为了凑合实验数据而猜出来的”)。当天 ，两科学家发现此公式和实验符合很好，并 在第二天把这一喜讯告诉了普朗克。
这使普朗克决心“不惜一切代价找到一个 理论的解释”。经过两个月的日夜奋斗，他于 12月14日在德国物理学会上提出了他的假设。
2. 许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。
研究热辐射的规律时，特别注意黑体的辐射本领的研究。
8
第8页/共67页
用不透明材料做成有小孔的空腔，可看作黑体。如图所 示：从小孔射入黑体空腔中的电磁波，经多次反射吸收，强 度逐渐减弱，最后从小孔中反射出去的辐射能近似地为零。
现在研究黑体辐射
当空腔处于某一 温度T 时，也会有一 定的电磁波从小孔中 辐射出去，
实验表明：物体辐射能多少决定于物体的温度（T）、 辐射的波长、时间的长短、发射的面积。
3
第3页/共67页
研究：
在某个温度下，从物体一定表面积上发射的，在任何 一段波长范围内、单位时间内的辐射能（辐射功率）。
问题的焦点就是求出 辐射能与温度、波长之间的关系式。
引入物理量：单色辐射出射度：
设从物体单位表面积上发射的，波长在到+d范围 内的辐射功率为dM，dM和d的比值叫做该物体对 于波长的单色辐射出射度M（T）。
普郎克 面对单色辐出度与波长的关系的实验曲线，没 有从经典理论出发,而是发挥自己的数学才能，用数学表 达式来拟合这条曲线，从而获得理论公式（即寻求一个 数学表达式，在此公式代入相应的值后，所绘制出的曲 线与实验曲线相符） 。
17
第17页/共67页
光电效应ppt课件
教材分析
核心素养目标
物理学史
学情分析
教学重难点
介绍科学家的工作
爱因斯坦质能方程：
E mc 2
光子能量：
E ( ) h
教法、学法
教学过程
板书设计
引出康普顿效应级波粒二象性
h
m 2
c
h
h h
p mc 2 c
c
c
通过以上推导制造认知冲突，为光的波粒二象性导出做准备
道其对近代物理学发展的意义。
教材中的地位：该内容选自人教版
（2019）第四章第二节。光电效应是
近代物理的重要内容，它挑战了经典
物理学的观念，促使人们对光的本质
有了全新认识，为量子力学的发展奠
定了基础。它是连接经典物理与现代
物理的桥梁，对于学生构建完整的物
理知识体系至关重要。
同时，该内容也培养了学生的科学思
2
eUc=hv-W0
3.存在遏止电压
1
=
4.光电效应瞬时性 2
形成知识体系，形成理性认识，定性分析，为图像分析做准备
教材分析
物理学史
核心素养目标
学情分析
教学重难点
引出光电效应方程
教法、学法
教学过程
板书设计
通过图像强化图像运用能力
形成知识体系，强化赌徒看图的科学探究素养，并利用图像解释相关现象
1
= 2
2
1
=
2
eUc=hv-W0
通过归纳总结再次强化知识体系，并根据归纳总结以及
课堂检测情况布置课后作业，强化训练。
教材分析
核心素养目标
学情分析
教学重难点
大学物理实验光电效应PPT课件
➢光电效应的瞬时性。实验发现，只要光 的频率高于金属的极限频率，光的亮度 无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的， 即几乎在照到金属时立即产生光电流。 响应时间不超过10-9秒（1ns）。
➢入射光的强度只影响光电流的强弱，即 只影响在单位时间单位面积内逸出的光 电子数目。在光频率不变的情况下，入 射光越强，饱和电流越大，即一定频率 的光，入射光越强，一定时间内发射的 电子数目越多。
再次试验：10年后密立根（）以精湛的实验技术验 证了爱因斯坦的光电效应方程。 获得成就：爱因斯坦和密立根主要因光电效 应方面的杰出贡献分别荣获1921年和1923年 的诺贝尔物理学奖。
光电效应的发现和解释极大推动了量子力学的发展！ 推动了现代科学技术的快速发展！ 使得人类生活发生极大的变化！
第5页/共32页
10光电效应现象的原理光电效应现象的原理量子解释爱因斯坦电子逸出动能电子逸出动能金属表面电子逸出功金属表面电子逸出功光子能量光子能量轨道能脱出功11光电效应现象的原理光电效应现象的原理量子解释爱因斯坦光电子的最大初动能入射到金属表面的光频率越高逸出的电子动能必然也越大所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极直至阳极电位低于某一数值时所有光电子都不能到达阳极光电流才为零
光电效应的应用
利用光电效应可以把光信号转变为 电信号，动作迅速灵敏，因此利用 光电效应制作的光电器件在工农业 生产、科学技术和文化生活领域内 得到了广泛的应用．光电管就是应 用最普遍的一种光电器件
电磁波（光） 电信号
✓ 光电器件（光敏管、光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管、光 敏组件、色敏器件、光敏可控 硅器件、光耦合器等光电器 件）。