光电效应光子解析

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《光电效应光子》课件

光电效应：当光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，从金属表面逸出光子能量：光子的能量与光的频率成正比，与光的波长成反比电子能量：电子吸收光子的能量后，其能量增加，从而逸出金属表面逸出电子：逸出电子的能量等于光子的能量减去金属表面的逸出功
光子能量与电子能量之间的关系
光电效应：当光子照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，从金属表面逸出
光电效应的发现推动了物理学的发展
光电效应的发现对现代科技产生了深远影响
光电效应的基本原理
光子与电子的相互作用
光电效应：光子与电子相互作用，使电子从原子中逸出光子能量：光子能量必须大于电子的逸出功光电子：电子从原子中逸出后形成的粒子光电流：光电子形成的电流，用于测量光电效应
电子的能量变化
电子能量：电子吸收的光子能量等于电子逸出金属表面所需的能量
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光子能量：光子的能量与光的频率成正比，与光的波长成反比
关系：光子能量必须大于电子逸出金属表面所需的能量，光电效应才能发生
光电效应的应用
太阳能电池的工作原理
光电效应：光子与电子相互作用，使电子获得能量并脱离原子束缚
光电效应在信息领域的应用
光电效应在光电转换中的应用：将光信号转换为电信号，实现信息的传输和处理
光电效应在光电检测中的应用：利用光电效应检测光信号，实现对信息的检测和识别
光电效应在光电显示中的应用：利用光电效应控制显示材料的发光和熄灭，实现信息的显示和呈现
光电效应在光电存储中的应用：利用光电效应实现信息的存储和读取，提高信息的存储密度和读取速度
光子与光电子学的发展趋势
添加标题

§2-2 光电效应爱因斯坦光子理论

无关的普适常量。U0则是由阴极金
属材料决定的量。
ν
eU a
1 mv2 2
30 40 60 80 (1013Hz)
1 2
mv2
eK
eU0
3. 截止频率（红限频率）设想当光电子刚脱离金
属表面的束缚就停止了，这种现象应该是金属内的自由电子从入射光那里获得的能量仅够使电子克服金属表面的逸出功，换句话说，这个电子刚脱离金属表面它的初动能就等于零了。
外电2场力所做的功，即：
eU a
1 2
mv2
实验发现：（1）光电子的最大初动能与入射光强无关，无论光有多强，遏止电势差都等于Ua。
（2）保持饱和电流不变的条件下，改变入射光频
率ν，遏止电势差Ua是不同的。当入射光频率增大
时，遏止电势差Ua与将随之线性增加。
Ua K U0
Ua (ν)
式中K是直线的斜率，与金属种类
(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。
则：p h h ( c )
c
将上式称为普朗克—爱因斯坦关系式
再由：E mc2 m E h
c2 c2
m为以光速运动的光子的质量（运动质量）。
引入光子概念后，光电效应得到了圆满的解释。
金属中的自由电子从入射光中吸收一个光子后，能量
变为h，能量一部分消耗于逸出金属表面时所必须的
逸出功A，另一部分转变为光电子的初动能，由能量

光电效应、光子

[思路点拨]
[解析] 设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大
初动能为Ek，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝
0.60 V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此 eU＝Ek由光电效应方程：Ek＝hν－W0 由以上二式：Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV. 所以光电子最大初动能为0.6 eV，该材料的逸出功为1.9 eV. [答案] (1)0.6 eV (2)1.9 eV
数多，光电流的强度大，故I1＞I2.由于紫光光子能量大，同一
光电管，逸出功W0相同，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W0 ＋Ek得：用紫光照射时，光电子的最大初动能大，Ek2＞Ek1.
[答案] (1)A (2)＞＜
光电效应方程的应用
[例2]
如图，当电键S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．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零． (1)求此时光电子的最大初动能的大小． (2)求该阴极材料的逸出功．
对光的波粒二象性的理解
[例3]
物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，
在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对这个实验结果认识正确的是( B．单个光子通过双缝后的落点无法预测 C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 )
对光电效应规律的理解
[例1]
(1)关于光电效应，下列说法正确的是(
)
A A．极限频率越大的金属材料逸出功越大 B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 (2)用红光照射某一光电管发生光电效应时，测得光子的最大初动能为Ek1，光电流强度为I1；若改用光的强度与上述红光相同的紫光照射该光电管时，测得光电子的最大初动能为Ek2，光电流强度为I2，则Ek1与Ek2，I1与I2的大小关系为： Ek2________Ek1，I2________I1(选填“＞”“＝”或“＜”)

导学案：4_2 光电效应(解析版)

第2节光电效应【知识梳理与方法突破】一、光电效应及其实验规律1.光电效应中的几组概念的理解两组对比概念说明光子光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果光电子的初动能光电子的最大初动能光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。

光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能光子的能量入射光的强度光子的能量即每个光子的能量，其值为ε=hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。

入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间照射到金属表面单位面积上内光子能量与入射光子数的乘积光电流饱和电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流增大，但光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和电流，在一定的光照条件下，饱和电流与所加电压大小无关光的强度饱和电流饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和电流与入射光强度之间没有简单的正比关系2.光电效应的实验规律（1）发生光电效应时，入射光越强，饱和电流越大，即入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。

（2）光电子的最大初动能（或遏止电压）与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关。

入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，但最大初动能与频率不成正比。

（3）每一种金属都有一个截止频率（或极限频率）νc，入射光的频率必须大于νc 才能发生光电效应。

频率低于νc的入射光，无论光的强度有多大，照射时间有多长，都不能发生光电效应。

不同金属的截止频率不同。

光电效应解析光线照射物质产生的电子截止电压

要作用。
光电效应的应用不仅在科学技术领域有重要意义，也在日常生活中有着广泛的应用，如太阳能电池、光电鼠标等。
光源：能够发射紫外线的光
源
光电转换器：能够将光能转换为电能的设
备
实验环境：暗室或低光照环
境
实验材料：金属、玻璃等不同材料作为光电效应的研究
对象
准备实验器材：包括光电管、光源、电源等调整光源：确保光源的波长在光电管的响应范围内连接电路：将光电管接入电源，并确保电路连接正确开始实验：逐渐增加光源的亮度，观察光电管输出的变化
1887年赫兹在实验中首先发现光电效应 1905年爱因斯坦提出光量子理论解释光电效应光电效应在真空中的研究发现光电效应在各种物质中的研究情况
金属表面光电效应：光子将电子从金属表面激发出来，形成光电流半导体表面光电效应：光子将电子从半导体表面激发出来，形成光电流内部光电效应：光子将电子从半导体内部激发出来，形成光电流反向光电效应：光子将电子从负极板激发出来，形成光电流
实例：光谱仪、质谱仪、红外光谱仪等
高速摄影技术利用光电效应，将高速运动的过程记录下来，为科学研究、安全防护等领域提供重要依
据。
光电子成像技术利用光电效应，将光信号转换为电信号，进而形成图像，广泛应用于医疗、军事、安
保等领域。
光电效应的应用还包括光电传感器、光电倍增管等，这些器件在测量、控制、通信等领域发挥着重
光子与物质相互作用过程中，物质的温度、压强等因素也会影响光电效应的发生。
电子跃迁：光子能量转化为电子动能能量转换：光子能量被吸收后转换为电子动能跃迁条件：光子能量大于或等于能级差光电效应：光子能量使电子从束缚态跃迁至自由态

大学物理：18-2光电效应爱因斯坦的光子理论

的实验。频率ν为的单色光照射某金属M表面发生光电效应，发
射的光电子(电荷绝对值为e，质
量为m)经狭缝S后垂直进入磁感应强B度v 为的均匀磁场，设金属M
发生光电效应的红ν限0 为，今已测出电子在该磁场中作圆周运动
的最大半径为R 。证明入射单
色光的频率为
ν
=ν0
+
e2R2B2 2mh
证明：由 eBv = mv 2 / R
个图是正确的？
i
i
i
i
光强 I = Nhν 不变,ν ↑, N ↓, im ↓
hν
=
A+
1 2
mv m2
=
A+
eU ,
ν ↑, A不变, U ↑
答案（d）
例题 18-4 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=0.5×10-10m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
（3）遏止电势差光电流降为零，此时加电势差
的绝对值Ua叫遏止电势差。
1 2
mvm 2
=
eU a
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。
（4）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 = Kν − U0
m p 分别为光子的质量和动量。
5.光电效应的应用
光电管
K
K2
K1
K4 K3
K5
A+
光电倍增管

光电效应(含解析)

光电效应1. 知识详解：知识点1 光电效应和波粒二象性1．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，饱和光电流越大．(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．使光电流减小到零的反向电压叫遏止电压．(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9s.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ε＝h ν，其中h ＝6.63×10－34J ·s.3．光电效应方程(1)表达式：h ν＝E k ＋W 0或E k ＝h ν－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h ν，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 ＝12mv 2.4．光的波粒二象性(1)波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性． (3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．5．物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波． (2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝h p，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．易错判断(1)光子说中的光子，指的是光电子．(×)(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应．(×) (3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．(√)知识点2 α粒子散射实验与核式结构模型1．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．如图所示．α粒子散射实验的分析图2．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．易错判断(1)原子核集中了原子全部的正电荷和质量．(×) (2)原子中绝大部分是空的，原子核很小．(√)(3)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．(√)知识点3 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：①线状谱光谱是一条条的亮线． ②连续谱光谱是连在一起的光带．(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 ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(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h ν＝E m －E n (h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34J ·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．3．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图能级图如图所示． (2)氢原子的能级公式E n ＝1n 2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6_eV.(3)氢原子的半径公式r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10 m.易错判断(1)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的．(√) (2)发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱．(√)(3)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱．(×)2.题型分析：一、对光电效应的理解1．与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是因，光电子是果．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系．2．两条对应关系：入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．例1．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是( )A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫作光子B．康普顿效应说明光具有波动性C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应D[光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；根据光电效应方程hν＝W0＋eU c可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误，D正确．]例2．(多选)光电效应的实验结论是：对某种金属( )A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大AD[每种金属都有它的极限频率ν0，只有入射光子的频率大于极限频率ν0时，才会发生光电效应，选项A正确，B错误；光电子的初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增大，选项D正确，C错误．][反思总结] 两点提醒1能否发生光电效应取决于入射光的频率而不是入射光的强度.2光电子的最大初动能随入射光子频率的增大而增大，但二者不是正比关系.二、爱因斯坦的光电效应方程及应用1．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管用实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压．(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2．四类图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量例3．(多选)(2017·全国Ⅲ卷)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h 为普朗克常量．下列说法正确的是( )A．若νa>νb，则一定有U a＜U bB．若νa>νb，则一定有E k a＞E k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa>νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b[题眼点拨]①“照射同种金属”，说明两种情况下的逸出功相同；②用E k＝hν－W0分析E k的大小，用qU＝E k分析遏止电压的大小．BC [光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU ＝E k ，根据光电效应方程可知E k ＝h ν－W 0，若νa ＞νb ，则E k a ＞E k b ，U a ＞U b ，选项A 错误，选项B 正确；若U a ＜U b ，则E k a ＜E k b ，选项C 正确；由光电效应方程可得W 0＝h ν－E k ，则h νa －E k a ＝h νb －E k b ，选项D 错误．]例4．(多选)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h 表示，光在真空中的速度用c 表示．则( )A ．光电子的最大初动能之比为2∶1B ．该金属的截止频率为c3λC ．该金属的截止频率为c λD ．用波长为52λ的单色光照射该金属时能发生光电效应BD [由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，由E k ＝12mv 2可知，光电子的最大初动能之比为4∶1，A 错误；又由h ν＝W ＋E k 知，h c λ＝W ＋12mv 21，h c2λ＝W ＋12mv 22，又v 1＝2v 2，解得W ＝h c 3λ，则该金属的截止频率为c3λ，B 正确，C 错误；光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应，D 正确．] [反思总结] 应用光电效应方程时的注意事项 1每种金属都有一个截止频率，入射光频率大于这个截止频率时才能发生光电效应. 2截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即.3应用光电效应方程E k＝hν－W0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算 1 eV＝1.6×10－19 J.考向2 与光电效应有关的图象问题例5．(2018·南昌模拟)如图甲所示是研究光电效应的电路图．某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压U AK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图乙所示．则下列说法正确的是( )甲乙A．甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B．单位时间内甲光照射光电管发出光电子比乙光的少C．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等D．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系【自主思考】(1)在题图乙中，U c1和U c2的意义是什么？由此能否得出，甲、乙、丙三种光的频率关系？[提示]U c表示光电流为零时的反向电压，也就是遏止电压．此时eU c＝12mev2c，又因12mev2c＝hν－W.由以上两式得U c大的光的ν大，所以甲、乙、丙三种光的频率关系为ν丙>ν甲＝ν乙(2)光强相同的两种色光，如何比较单位时间内照射到单位面积上的光子数的多少？[提示]频率大的光子能量大，在光强相同时，单位时间内照射到单位面积上的光子数就少．D[当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会从K极发出光电子．当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时12mev2c＝eU c，式中v c表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，U c为遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方程可知丙光的最大初动能较大，故丙光的频率较大，但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大，所以A错误．对于甲、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，所以B错误．对甲、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，所以单位时间内发出的光电子数就较少，因此C错误．对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W，知E k与金属的逸出功为线性关系，D正确．]例6. 研究光电效应规律的实验装置如图所示，用频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U c，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是( )B[由光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A、D图象正确；从金属中发出的光电子，在反向电压作用下做减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的光电子数减少，故C图象正确；由光电效应方程可知：hν＝hν0＋E km，而eU c＝E km，所以有hν＝hν0＋eU c，由此可知，B图象错误．][反思总结] 光电效应问题中的五个决定关系1逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能.2入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数.3爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.4最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.5逸出功与极限频率、极限波长的关系：W0＝hνc＝h.例7. (2017·抚州模拟)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s，求该紫外线的波长λ.(电子质量M e＝9.11×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s,1 eV＝1.60×10－19 J)[解析]爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象．由爱因斯坦光电效应方程：E k ＝h ν－W 0 ①光速、波长、频率之间关系：c ＝λν② 联立①②得紫外线的波长为λ＝hc W 0＋12mv 2m＝ 6.63×10－34×3×1083.34×1.6×10－19＋12×9.11×10－31×1012m≈2.009×10－7 m.[答案] 爱因斯坦的光子说很好地解释了光电效应 2．009×10－7 m例8. (多选)(2017·武威模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于h ν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为E2ABC [由爱因斯坦的光电效应方程：E k ＝h ν－W 0，对应图线可得，该金属的逸出功W 0＝E ＝h ν0，A 、B 均正确；若入射光的频率为2ν0，则产生的光电子的最大初动能E k ＝2h ν0－W 0＝h ν0＝E ，故C 正确；入射光的频率为ν02时，该金属不发生光电效应，D 错误．]例9. 某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV ，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19 C ，普朗克常量为 6.63×10－34J ·s ，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是( )A ．5.3×1014 Hz,2.2 JB ．5.3×1014 Hz,4.4×10－19 JC ．3.3×1033 Hz,2.2 JD ．3.3×1033 Hz,4.4×10－19 J B [由W ＝h ν0得极限频率ν0＝W 0h ＝2.21×1.6×10－196.63×10－34Hz ＝5.3×1014Hz 由光电效应方程h ν＝W 0＋E km 得E km ＝h ν－W 0＝h cλ－W 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.6×10－19 J ＝4.4×10－19 J]三、对波粒二象性的理解1．对光的波动性和粒子性的进一步理解2.(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性．(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强．(3)光子说并未否定波动说，E＝hν＝hcλ中，ν和λ就是波的概念．(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的．例10．(2018·济南模拟)关于波粒二象性，下列说法中正确的是( )甲乙丙丁A．图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应B ．图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C ．图丙说明光子既有粒子性也有波动性D ．戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性D [在可见光中，紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，A 错误；入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，B 错误；光的散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，C 错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍射实验证明了电子具有波动性，D 正确．]例11．(2017·北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm ＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h ＝6.6×10－34 J ·s ，真空光速c ＝3×108 m/s)( ) A ．10－21 J B ．10－18 J C ．10－15 JD ．10－12 JB [一个处于极紫外波段的光子所具有的能量E ＝h ν＝h c λ＝6.6×10－34×3×10810－7 J ≈10－18 J ，选项B 正确．]四、氢原子能级和能级跃迁1．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h.(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE.②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE.③大于电离能的光子被吸收，将原子电离．2．电离电离态与电离能电离态：n＝∞，E＝0基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能．n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能．3．谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)．(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法．①用数学中的组合知识求解：.②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．例12．(多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时产生的．四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是( )A．红色光谱是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的B．蓝色光谱是氢原子从n＝6能级或n＝5能级直接向n＝2能级跃迁时产生的C．若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，则能够产生红外线D．若氢原子从n＝6能级直接向n＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属发生光电效应AD[从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时，从n＝3跃迁到n＝2能级辐射的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，A正确；蓝光光子频率大于红光光子频率，小于紫光光子频率，可知是从n＝4跃迁到n＝2能级辐射的光子，B错误；氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，辐射的光子频率大于从n＝6跃迁到n＝2能级时辐射的紫光光子频率，即产生紫外线，C错误；从n＝6跃迁到n＝2能级辐射的光子频率大于从n＝6跃迁到n＝3能级辐射的光子频率，由氢原子从n＝6能级直接向n＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，但从n＝6跃迁到n＝2能级跃迁时辐射的光子可能使该金属发生光电效应，D正确．]例13. (2018·海口模拟)如图所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级可产生a光；从n＝3能级跃迁到n＝1能级可产生b光，a光和b光的波长分别为λa 和λb，a、b两光照射逸出功为4.5 eV的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为U和U b，则( )aA．λa>λbB．U a<U bC．a光的光子能量为12.55 eVD．b光照射金属钨产生的光电子的最大初动能E k b＝7.59 eVD[氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级产生a光，a光的光子能量hνa＝E a ＝E4－E1＝12.75 eV，氢原子中的电子从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生b光，b光的光子能量hνb＝E b＝E3－E1＝12.09 eV，a光的光子能量高，则a光的频率大，波长小，即λa<λb，A、C项错误；由光电效应方程E k＝hν－W0和E k＝eU c可知，频率越大，对应遏止电压U c越大，即U a>U b，B项错误；E k b＝hνb－W0＝7.59 eV，D项正确．][反思总结] 1一个区别一个氢原子和一群氢原子能级跃迁的可能性.2两点提醒①原子能级之间跃迁时吸收或放出的光子能量一定等于两能级之间的差值.②要使氢原子发生电离，原子吸收的能量可以是大于原子该能级值的任意值.例14：氢原子跃迁时，由n＝3的激发态跃迁到基态所释放的光子可以使某金属刚好发生光电效应，则下列说法正确的是( )A．氢原子由n＝3的激发态跃迁到基态时，电子的动能减少B．氢原子由n＝3的激发态跃迁到基态时，原子的能量增加C．增加由n＝3的激发态跃迁到基态的氢原子的数量，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变D．氢原子由n＝2的激发态跃迁到基态所释放的光子照射该金属足够长时间，该金属也会发生光电效应C[氢原子由激发态跃迁到基态时，释放光子，原子的能量减少，电子的动能增加，A、B错；增加跃迁氢原子的数量，不能改变释放出的光子的频率，从该金属表面逸出的光电子的最大初动能不变，C对；从n＝2的激发态跃迁到基态的氢原子，其释放的光子的频率较小，不能使该金属发生光电效应，D错．]3.小练：考查点：光的波粒二象性1．(多选)下列说法中正确的是( )A．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小D．单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性[答案]CD考查点：光电效应规律2．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大[答案]AD考查点：玻尔理论3．氢原子由n＝1的状态激发到n＝4的状态，在它回到n＝1的状态的过程中，有以下说法：①可能激发的能量不同的光子只有3种②可能发出6种不同频率的光子③可能发出的光子的最大能量为12.75 eV④可能发出光子的最小能量为0.85 eV其中正确的说法是( )A．①③B．②④C．①④D．②③[答案]D考查点：α粒子散射实验4．(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子以不同的角度散射出来，则散射角度大的这个α粒子( )A．更接近原子核B．更远离原子核C．受到一个以上的原子核作用D．受到原子核较大的冲量作用[答案]AD4.巩固提升：光子说光电效应现象1．2016年8月16日01时40分，由我国研制的世界首颗量子科学试验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空．它的成功发射和在轨运行，不仅将有助于我国广域量子通信网络的构建，服务于国家信息安全，它将开展对量子力学基本问题的空间尺度试验检验，加深人类对量子力学自身的理解，关于量子和量子化，下列说法错误的是( )A．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的概念B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念C．光子的概念是爱因斯坦提出的D．光电效应实验中的光电子，也就是光子D[由玻尔理论可知，在研究原子结构时，引进了量子化的概念，故A正确；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，提出量子化理论，故B正确；为解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光子说，引入了光子的概念，故C正确；光电子就是在光电效应中产生的电子，本质是金属板的电子，故D错误．]2．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是( )A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间选B 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关。

光电效应__光子(ppt)1

D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加
测3．光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是（ B ） A．入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应
B．发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比 C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10－9S
A．大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性
B．光在传播时表现出波动性，光在跟物质作用时表现出粒子性
C．频率大的光比频率小的光粒子性强，但波动性弱
D．频率大的光比频率小的光粒子性强，波动性也强 5．一盏电灯发光功率为100W，假设它发的光向四周均匀辐射，光的平均波长＝6.010－7m，在距灯10m远处，以电灯为球心的球面上，1m2的面积每秒通过的光子数为多少？
惠更斯
课1．对光的本性的认识，17纪才明确的形成了两种学说，一种是主张的微粒说：
光是沿直线传播的高速粒子流 _____________________________________________________________ 。
另一种是提出的波动光是某种振动在介质中的传播说:_______________________________________________ 。
为粒子性性，大量光子的运动规律表现为波动性性。当波长较大、频率较低时波动性较显著；波长较小、粒子性频率较高时较显著。
练2．对光的波粒二象性的说法中，正确的是（ CD ）
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著
D．波长越短；其粒子性越显著
（2）成功之处：光的反射和直线传播（3）困难：光在两种介质表面上同时发生反射和折射，两束光交叉相遇时会毫无障碍地相互穿过。

高考物理光电效应知识归纳.doc

高考物理光电效应知识归纳.doc
光电效应是物理学中的一种现象，指的是当光线照射在金属表面时，如果光的频率足
够高，就会使得金属中的电子被光子激发，从而从金属中逸出。

这个现象在实际应用中有
着广泛的应用，例如：太阳能电池、光电倍增管等。

光电效应的基本原理
1.光电效应的现象：
当金属材料被光照射时，金属表面上的电子可被激发离开金属，这种现象称为光电效应。

2.电子的离出能：
光子的能量可以激发出一个电子，使得该电子从金属中逸出，光子能激发出电子的最
低频率称为电子离出能。

3.光电效应的光子理论：
利用光子激发出电子的观点，光电效应可用光子理论解释。

光电效应的实验验证
1.光电效应的实验装置：
实验装置包括光源、光电管、吸与阻、电位器等元器件。

2.实验过程：
光源照射光电管，光电管中的电子逸出发射到阻板上，按下铅球，阻板向正方向移动，直到光电度数阻停后，可利用电位器读出测量量。

3.实验结果分析：
观察测得的电压与外加的电位差，可利用计算公式求出金属中电子的逸出能，进而验
证光电效应理论。

1.光电管：
采用光电效应，把光子能转换为电子能，使得光电管具有较好的灵敏度和稳定性，可
用于无线电收发、图像器件等领域。

2.太阳能电池：
将光子的能量转化为电子能量，太阳能电池便是利用光电效应生产电能的典型应用，逐渐逐渐被广泛应用于各种领域。

3.光电倍增管：
利用光电效应，将输入脉冲信号可通过倍增效应，产生高增益的低噪声电子信号，使用次数较多。

光电效应的原理

光电效应的原理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并逸出金属表面的现象。

这一现象的发现对于量子力学的发展具有重要意义，也为后来的光子理论提供了实验证据。

光电效应的原理主要包括光子能量的传递和电子的逸出两个方面。

首先，光电效应的原理之一是光子能量的传递。

光子是光的基本单位，它具有一定能量。

当光照射到金属表面时，光子的能量会传递给金属中的电子。

这个过程可以用光子的能量公式E=hf来描述，其中E代表光子的能量，h代表普朗克常数，f代表光子的频率。

当光子的能量大于金属中电子的逸出功函数时，光子的能量就足以激发电子逸出金属表面。

其次，光电效应的原理还包括电子的逸出。

金属中的电子受到光子的能量激发后，会克服金属对电子的束缚力，逸出金属表面成为自由电子。

这个过程可以用能量守恒定律和动量守恒定律来解释。

根据能量守恒定律，光子的能量转化为电子的动能和逸出功函数。

而根据动量守恒定律，光子的动量与电子的动量之和在逸出过程中保持不变。

因此，当光子的能量足够大时，金属中的电子就可以逸出金属表面，形成电子云，从而产生光电流。

光电效应的原理不仅在理论上具有重要意义，而且在实际应用中也有着广泛的应用。

例如，光电效应被应用于光电池中，利用光子的能量激发电子，产生电流，实现光能转化为电能。

此外，光电效应还被应用于光电倍增管、光电导航等技术中，发挥着重要作用。

总之，光电效应的原理涉及光子能量的传递和电子的逸出两个方面。

通过光子的能量传递和电子的逸出，光电效应实现了光能到电能的转化，具有重要的理论意义和实际应用价值。

深入理解光电效应的原理，有助于我们更好地应用光电技术，推动科技的发展，实现能源的可持续利用。

光电效应光子和电子相互作用解析

光电效应光子和电子相互作用解析光电效应是指当光照射到某些物质表面时，会引发电子从物质中解离出来的现象。

这一现象的解析需要理解光子和电子之间的相互作用过程。

光子作为光的基本单位，具有粒子性和波动性。

电子则是带负电荷的基本粒子。

在光电效应中，光子首先通过碰撞与物质表面的原子或分子发生相互作用。

光子的粒子性使得它具有能量和动量，能量和动量的传递导致原子或分子的激发。

当光子的能量大于物质表面的束缚能时，激发的原子或分子会失去足够的能量将电子解离出来。

光电效应的理论基础可以通过爱因斯坦的光电效应方程进行解析。

这个方程表述了光子能量与光电子的最大动能之间的关系：E = hf = φ + KE其中，E表示光子的能量，h为普朗克常数，f为光的频率，φ为物质表面的逸出功（即光子能量大于等于逸出功时，光电子可以脱离物质表面），KE为光电子的最大动能。

从这个方程可以看出，光子的能量越大，光电子的最大动能也会增加。

另外，光的频率和逸出功也会对光电效应产生影响。

频率越高，光子的能量越大，逸出功越小，光电子的最大动能也会增加。

此外，光电效应还受到物质性质的影响。

不同的物质对光电效应的响应有所差异。

例如，金属通常对紫外光具有较强的响应，而半导体则对可见光具有较强的响应。

这是因为金属的逸出功相对较小，容易释放电子，而半导体的逸出功较高，对高能量的光子有更强的吸收能力。

进一步解析光电效应中光子和电子的相互作用过程，可以从电子的能级结构出发。

在固体材料中，原子或分子的电子会形成能级结构。

当光子照射到固体材料表面时，它的能量会提供给原子或分子的电子，使得电子从低能级跃迁到高能级。

如果光子的能量足够大，电子可以跃迁到离开物质表面的能级。

电子的跃迁过程还涉及到动量守恒的原理。

根据动量守恒定律，光子的动量和电子的动量在相互作用过程中必须守恒。

因此，当光子通过与原子或分子的碰撞将能量传递给电子后，电子获得了足够的动量来克服物质表面对电子的束缚力，并从物质中脱离出来。

光电效应看这个就够了！10分钟全掌握！｜楠叔物理

光电效应看这个就够了！10分钟全掌握！｜楠叔物理1、光电效应现象用紫外线照射与验电器相连的不带电的锌板时，验电器的金属箔张开，验电器上带正电，表明有电子从金属表面飞出。

在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象，叫光电效应。

光电效应中发射出来的电子叫光电子。

实验表明，不仅紫外线能产生光电效应，对于碱金属，例如：锂、钠、钾、铯等，用可见光照射也能产生光电效应。

2、光电效应实验在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象，叫光电效应。

光电效应中发射出来的电子叫光电子。

光电子定向移动形成的电流叫光电流。

研究光电效应规律的实验装置如图，阴极K和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子。

电源加在K 与A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调。

电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成了光电流。

利用这个图示的电路就可以研究光电流和照射光的强度、光的频率（颜色）等物理量之间的关系。

3、光电效应规律（1）存在着饱和光电流I s与入射光强度成正比。

a.在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增加，光电流趋于一个饱和值b.入射光越强，饱和电流越大如果用一定频率和强度的单色光照射阴极K，改变加在A和K两极间的电压U，测量光电流I的变化，则可得如图所示的伏安特性曲线。

实验表明：光电流I随正向电压U的增大而增大，并逐渐趋于其饱和值I s；而且饱和电流I s的大小与入射光强度成正比。

（2）存在着遏止电压和截止频率a.当所加电压为零时，电流I并不为零只有施加反向电压，电流才有可能为零由上图可见，A和K两极间的电压为零时，光电流并不为零，只有当两极间加了反向电压U=-U C＜0时，光电流I才为零，U C称为遏止电压(或截止电压)。

实验表明：对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。

光的频率改变时，遏止电压也会改变。

这表明光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增加。

光电效应的光电子动能与频率关系解析

光电效应的光电子动能与频率关系解析光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。

这一现象的发现对于量子力学的发展有着重要的意义。

在光电效应中，光子的能量被转化为电子的动能，而这种转化过程与光的频率密切相关。

首先，我们需要了解光的频率与能量的关系。

根据普朗克的能量量子化理论，光的能量与其频率成正比。

这意味着光的频率越高，能量也越大。

而光电效应中，光子的能量被转化为电子的动能，因此光的频率也会影响电子的动能。

根据光电效应的实验结果，我们可以发现一个有趣的现象：当光的频率低于某个临界频率时，无论光的强度如何，金属表面都不会发生光电效应。

这是因为当光的频率过低时，光子的能量不足以克服金属表面对电子的束缚力，因此无法将电子释放出来。

这个临界频率被称为截止频率。

当光的频率高于截止频率时，光电效应才会发生。

此时，光子的能量足以克服金属表面对电子的束缚力，电子被释放出来并具有一定的动能。

而这个动能与光的频率之间存在着简单的线性关系。

具体来说，根据爱因斯坦的光电效应方程，光子的能量等于普朗克常数乘以光的频率。

而电子的动能则等于光子的能量减去金属表面对电子的束缚能。

因此，我们可以得到一个简单的公式来描述光电子动能与光的频率之间的关系：动能 = 光子能量 - 金属束缚能动能 = 普朗克常数 ×光的频率 - 金属束缚能这个公式说明了光电子动能与光的频率之间的直接关系。

当光的频率增加时，光子的能量也增加，从而电子的动能也增加。

这意味着光的频率越高，电子的动能也越大。

此外，光电子动能还与金属的性质有关。

不同金属的束缚能不同，因此相同频率的光照射到不同金属表面时，电子的动能也会有所差异。

这也是为什么在光电效应实验中使用不同金属可以观察到不同的动能分布。

总结起来，光电效应中的光电子动能与光的频率密切相关。

光的频率越高，电子的动能也越大。

这一关系可以通过简单的公式来描述。

而这个公式的推导和实验结果的观察为量子力学的发展提供了重要的支持。

浅谈光电效应中的光子吸收问题

浅谈光电效应中的光子吸收问题摘要：本文从光电效应教学过程中经常出现的疑点出发，以物理学研究为基础，综合和总结了大量的实验事实，并结合例子探讨光电效应中的光子吸收问题。

关键词：光电效应吸收光子能量极限频率电子准备“光电效应”一课的时候，笔者心中存在这样的一些疑问：“光电效应中电子是如何吸收光子的？为什么电子就不可能同时吸收两个光子的能量？极限频率到底是怎么一回事？……”针对这些疑问，笔者查阅了大量的资料和史实，并在此基础上就光电效应中的电子吸收问题作一个简单的探讨。

设某种金属受到高于它的极限频率的光照射，某一时刻金属表面附近的一个电子吸收了一个光子。

从经典物理学的观点看，这个电子此时的能量明显高于邻近的其他粒子，处于一种非热平衡的状态，按照热力学原理，不平衡的系统将通过各种方式趋于平衡，电子会在10-8s 时间内将它获得的能量传递给周围其他的粒子。

从量子的观点看，电子吸收一个光子后，将从低能级跃迁到高能级，但电子在高能级的平均寿命的数量级是10-8s ，因此电子会自发地从高能级跃迁到低能级（不一定返回原来的能级），同时把多余的能量以辐射的形式放出。

除此之外，电子还可能与其他原子发生碰撞损失能量而跃迁到低能级。

1960年以前，物理学家研究光电效应采用的都是普通光源，从发光机制上看主要是自发辐射，光强较弱，某一时刻投射到金属表面上的光子数远远低于金属表面附近的总电子数。

试验发现，用高于极限频率的普通光源发出的光照射某种纯净的金属，原子中的电子吸收一个光子的概率（称单光子吸收概率）约为10-5～10-3，即要投射103～105个光子才能从金属表面发射出一个电子。

而对于一个电子同时吸收两个光子的概率，或者电子先吸收一个光子，然后在10-8s 内再吸收一个光子的概率，又要比单光子吸收概率远远低得多，以至于实验中观察不到双光子吸收现象。

下面通过例题来进一步说明。

例 1 用频率约为6×1014Hz 的绿光照射某种金属，光束的强度为100W/cm 2（光强再增大可能导致金属表面熔化），设某时刻一个电子吸收了一个光子后跃迁到高能级，试通过计算定性说明这个电子在10-8s时间内再吸收下一个光子的概率大小，已知金属原子间的距离为10-10m 。