高中物理 一光电效应光子
光电效应知识点总结
光电效应知识点总结光电效应是指当光照射在金属表面时，金属中的电子吸收光子的能量后逸出表面，形成电流的现象。
这一现象在物理学领域具有重要意义，其研究和应用涉及诸多方面。
以下是光电效应的知识点总结，分为基本概念、实验现象、理论解释和应用四个部分。
一、基本概念1. 光子：光子是光的粒子，具有一定的能量。
能量与光子的频率成正比，数学表达式为：E = hf，其中 E 为光子能量，f 为光子频率，h 为普朗克常数。
2. 极限频率：当光照射在金属表面时，只有当光的频率大于某特定频率时，金属中的电子才会逸出。
这个特定频率称为极限频率（threshold frequency）。
3. 逸出功：金属表面电子逸出所需的最小能量称为逸出功（work function）。
不同金属的逸出功不同，且逸出功与金属的电子亲和能、电子构型等因素有关。
4. 爱因斯坦光电效应方程：当光电效应发生时，光电子的最大初动能与光子频率、逸出功和普朗克常数之间存在关系，可用以下方程表示：Kmax = hf - W0，其中 Kmax 为光电子的最大初动能，f 为光子频率，W0 为逸出功。
二、实验现象1. 赫兹实验：1887 年，德国物理学家赫兹发现，当光照射在两个锌球中的一个时，两个锌球会发生电火花。
这一实验证实了光电效应的存在，并为后续研究奠定了基础。
2. 爱因斯坦光电效应方程的实验验证：爱因斯坦通过对光电效应进行理论解释，提出了光电效应方程。
实验验证表明，光电效应的现象和爱因斯坦的理论预测相符，从而证实了光具有粒子性。
3. 光电效应的频率依赖性：实验发现，光电效应的发生与光的频率有关。
当光的频率大于极限频率时，无论光照强度如何，都会发生光电效应。
三、理论解释1. 光子理论：光子理论认为，光是由一系列能量量子组成的。
当光子照射到金属表面时，光子与金属中的电子相互作用，使电子获得足够的能量从而逸出。
2. 电子亲和能与光电效应：金属中的电子与原子核之间存在一定的相互作用能量，称为电子亲和能。
光电效应高中物理
光电效应高中物理光电效应是指光子（光的粒子性）与物质相互作用，使物质中的电子发生跃迁并逃离原子从而形成电流的现象。
这个现象自从19世纪末期被发现以来一直备受物理学家们的关注，直到20世纪初，爱因斯坦使用光电效应的理论解释得到了诺贝尔物理学奖。
光电效应在科学技术中有着广泛的应用，如太阳能电池、光电二极管、光电倍增管等。
光电效应的本质是物质中的电子吸收光子能量后跃迁到高能量的轨道上从而离开原子。
这个过程需要满足一定的条件，其中最重要的是光子的能量必须大于物质的结合能，否则电子将无法跃迁到高能量轨道上。
在光电效应中，光子的能量会被完全吸收，使电子获得足够的能量从而离开原子，形成电子流。
光电效应的实验装置通常由光源、金属样品和电流计组成。
当光源照射到金属样品时，电流计会检测到样品上的电流。
通过对电流大小的测量，可以推断出光子的能量大小。
当光子的能量越大，电流就越大，这是因为更多的电子能够跃迁到高能量轨道上并离开原子。
光电效应的理论可以用爱因斯坦的公式来描述，即E=hf-Φ。
其中E 是电子的动能，h是普朗克常数，f是光子的频率，Φ是金属的逸出功。
这个公式表明，当光子的频率越高，电子的动能越大，从而使电流增大。
而逸出功是金属表面的电子对外部电场的抵抗能力，它越小，电子就越容易离开原子。
光电效应的应用非常广泛，其中最著名的就是太阳能电池。
太阳能电池利用光电效应的原理将太阳光转化为电能，是一种环保、可再生的能源。
此外，光电效应还被应用于光电二极管、光电倍增管等领域，这些器件在通信、安全监控、医学等方面都有着广泛的应用。
光电效应是一种重要的物理现象，它不仅有着重要的理论意义，还有着广泛的实际应用。
我们相信，在未来的科技发展中，光电效应将会发挥越来越重要的作用。
《光电效应光子》课件
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
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
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
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？
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红外线夜视仪
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光电倍增管
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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
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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)
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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
高二物理光电效应-光子
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（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使表格内哪 些金属发生光电效应? （2）表中哪种金属最易发生光电效应?
（3）为什么各种金属的极限频率不同?
思考 为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？
回想 一下光的波 动理论是怎 样描述光的 能量的呢？
光的波动理论描述光的能量 1、能量是连续的．
完
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严肃，目光凌厉，将月影吓咯壹大跳，嘁嘁哎哎地小声答复道：“仆役，您别生气，您当时昏睡别醒，爷正抱着您，就直接进咯里屋，然后将您放在咯床上。仆役，爷对您那么好， 您为啥啊要说别让爷进里屋来？”“我是问，问您，问您，我の衣裳怎么就变成咯中衣？我の衣裳都去咯哪儿咯！您？”月影壹听水清如此质问她，终于明白仆役为啥啊发咯那么大 の脾气，壹定是仆役误会咯，于是赶快解释道：“仆役，是爷走咯以后，奴婢给您换の中衣，您睡得沉极咯，奴婢和竹墨两各人费咯半天の劲儿才换好の。”“您保证是爷走咯以后 才换の？”“奴婢保证，当时还有竹墨呢。”至此，水清才明白咯事情の原委，刚刚那壹顿劈头盖脸の乱发脾气真是大错特错。可是那也别能怪水清，当时壹听说是爷亲自给盖の锦 被，她以为是按平时の顺序，先换の中衣，才盖の被子，羞愤交加之中别禁破天荒地冲月影火冒三丈起来。现在听月影解释清楚咯，原来是他先盖の锦被，然后才是月影她们重新给 换の中衣。错怪咯月影她们，水清非常别好意思，所以刚刚还气得脸色发白，现在立即因为惭愧而红通通地发起烧来，讪讪地说道：“那各，我错怪您咯，别往心里去，我那也是壹 时情急。”“仆役，没事情，奴婢没什么事儿。”水清嘴上给月影道歉，心中却是极为恼恨起咯王爷。上壹次，他醉宿在那里，事后她当场就让福晋给他传咯话，“请爷以后别要踏 进妹妹の房里壹步。”虽然当时她被气懵咯，别管别顾地说咯那句话，但是，她是真心别想再发生那种事情。上壹次是她の腿跪伤咯，那壹次是她累得昏睡别醒，虽然那壹次没什么 造成啥啊后果，可是她实在别想再跟他在卧房里见面。可是，那整各儿王府都是他の，她怎么可能禁止他去啥啊地方？刚刚因为他回府之后，她再也别用管理府务而心情大好，此刻 又因为被他抱回咯怡然居而陷入咯深深の苦恼之中。她实在是别想再跟他有啥啊瓜葛，他们井水别犯河水の生活有多好。希望昨天只是壹各意外，她只是睡昏咯，他只是非常行侠仗 义地帮咯她壹各忙，仅此而已，仅此而已。禁止他再进她房间里是别可能の事情，是大逆别道，是对夫君の大别敬行为，既然别能禁止他の行动范围，那只有严加管束好自己の行为， 从今往后，切别可再糊里糊涂地就睡着咯。想好咯对策，水清の心中暂时安定下来。别过，现在还别能算完全踏实，因为她还有壹件更重要の事情要做。王爷回来咯，虽然她可以立 即卸下管理府务の职责，但是他那次走咯四十三天，她代管咯四十三天の府务，无论如何都要对他有壹各交代。虽然小福子会及时向他汇报，但小福子是小福子，她是她，王爷可是 吩咐咯她，而别是吩咐小福子掌管府务。第壹卷 第532章 字贴其实那各汇报壹点儿也别难，水清早早就做好咯准备，在过去の那四十三天时间里，所有经过她手の大大小小事情， 她全部记忆在纸上，每天壹页，仔仔细细地记忆咯下来，壹共四十二页纸，此刻正整整齐齐地码放在书桌上。昨天因为忙咯壹别整天，还没什么来得及写那最后壹天の汇报。于是水 清赶快起咯床，梳洗完毕，喝咯些清粥，就赶快让月影将墨研好，等她坐到咯桌子前，马上就提笔唰唰地写咯起来。没壹会儿，那第四十三天の管家汇报也已经写好，与前面那四十 二页纸壹并放好，然后对月影说道：“月影，您将那各交到朗吟阁那里。”今天没什么啥啊事情，王爷回府很早，才过咯响午没多久，他就已经端坐在朗吟阁の书房里。只是刚壹坐 下，他就突然发现咯书桌の异样，远远地瞟咯壹眼，他随口问道：“秦顺儿，那是谁送来の字帖？”“回爷，没什么人送字帖。”“那那是啥啊？”他壹边说着，壹边将那叠纸拿咯 起来。当他仔细壹看内容才晓得，怪别得秦顺儿答别上来呢，确实别是字帖。可是，越看他越是诧异，那内容完全是每日府务情况记忆，可是小福子の汇报别是隔三差五给他递过去 咯嘛，怎么又有壹份更详细の报上来？可是那笔迹根本别是他前些日子看到の小福子汇报中の那种字体。小福子の字谈别上啥啊体，壹各只勉强念咯两三年私塾の奴才，能把字写成 那各样子已经很别错咯。而他眼前の那份汇报，用の是典型の簪花小楷，明显是长期研习倪瓒の结果，以至于他刚刚以为是谁送来の字帖呢。秦顺儿壹看爷问他那份东西，他实在别 明白侧福晋为啥啊要给爷送字帖。那也别能怨秦顺儿，他根本别识字，只晓得刚刚月影送过来の，说是侧福晋特意叮嘱要转让交给爷。因为别晓得是啥啊东西，他就直接放到咯书桌 上。现在听到爷在问是谁送来の字帖，秦顺儿才悄然大悟：原来年侧福晋也开始变着花样地讨爷の欢心咯，居然给爷送字帖。那可是所有主子里面，最特别の物件，别の主子别是送 荷包就是送帕子，那各年侧福晋可真是花咯别少心思，动咯别少脑筋，居然送给爷の礼物是字帖。“回爷，那是年侧福晋给您送来の。”“啥啊？年侧福晋？”“是の，怡然居の月 影刚刚亲自交来，说是侧福晋差她前来给爷送来の。”王爷那才晓得，那各达到咯字帖水平の汇报，居然是出自水清之手！那也实在是别能怨王爷，他以前见过の水清の字体，别是 初学の颜体大楷，就是初学の米芾狂草，害得他无数次地研习模仿她那似“猪猪爬”般の笔迹，以便炮制“年氏家书”寄给婉然。那各时候，他无数次地壹边费力地炮制“年氏家 书”，壹边嘲笑着她の字体：简直是比
高中物理 光电效应和光子能量 专题辅导
高中物理 光电效应和光子能量 专题辅导重庆 陈克超一、光电效应方程1、图象分析图象能直观表述物理规律，对图象的理解需要结合物理规律和物理公式进行分析。
从光电效应方程来看，h 是普朗克常量，W 是金属的逸出功，由金属本身决定，所以光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，在v E k -图象中，h 和W 分别对应图象的斜率和截距点。
例1. 用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能k E 随入射光频率变化的v E k -图。
已知钨的逸出功是3.28eV ，锌的逸出功是3.34eV ，二者在同一坐标图中，实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是下图中的（ ）解析：由光电效应方程知，对金属钨28.3hv E k -=，对金属锌34.3hv E k -=，所以图象的斜率相同，图线应平行。
又有极逸hv W =，则图线与横轴的截距点越大，金属的极限频率越大，故A 正确。
2、光电效应方程和f c λ=的综合光子是电磁波，在真空中传播的速度为光速c ，波长和频率关系满足f c λ=，结合该知识，光电效应方程又表示为逸W c hE k -λ=。
例 2. 分别用波长为λ和λ43的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1：2，以h 表示普朗克常量，c 表示在真空中光速，则比金属板的逸出功为（ ） A. λhc 21 B. λhc 32 C. λhc 43 D. λhc 54 解析：由光电效应方程知，同一金属的逸出功相同，即;W 43c h E ;W c h E 21逸逸-λ=-λ= 由题知2:1E :E 21=，联立求得λ=3hc 2W 逸，故B 正确。
二、光子的能量光子通常情况下表现出粒子性和微元性，粒子性体现为实物粒子相互作用时遵循动量守恒定律和能量守恒定律，在介质中沿直线传播；微元性体现为单个光子很小，通常情况是大量光子共同作用，所以很多事实表明都以光子能量为桥梁与其他知识综合考查。
物理光电效应知识点
物理光电效应知识点光电效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了光与物质之间的相互作用。
本文将从基本概念开始，逐步介绍光电效应的原理和应用。
一、基本概念光电效应是指当光照射到金属表面时，如果光的能量足够高，就能够将金属中的电子从原子中解离出来，形成自由电子。
这种现象是由光子与金属原子之间的相互作用引起的。
二、光电效应的原理 1. 光的粒子性：根据量子理论，光的能量被量子化为光子，光子具有能量和动量，与物质之间的相互作用是通过光子与物质中的电子碰撞实现的。
2. 光子能量与电子解离：根据能量守恒定律，当光子的能量大于或等于金属中电子的束缚能时，光子的能量就足够大，可以将电子从原子中解离出来。
三、光电效应的实验为了验证光电效应的原理，科学家进行了一系列的实验。
其中最著名的实验是由爱因斯坦提出的光电效应方程。
该方程表示了光电子的动能与光的频率之间的关系，即E = hv - φ，其中E为光电子的动能，h为普朗克常数，v为光的频率，φ为金属的逸出功。
通过测量光电子的动能和光的频率，可以验证该方程的正确性，从而证实光电效应的原理。
四、光电效应的应用 1. 光电池：光电池是利用光电效应将光能转化为电能的装置。
光电池广泛应用于太阳能发电领域，可以将阳光直接转化为电能，具有环保、可再生的特点。
2. 光电二极管：光电二极管是利用光电效应控制电流的半导体器件。
它可以将光信号转化为电信号，广泛应用于光通信、光电转换等领域。
3. 光电倍增管：光电倍增管是一种利用光电效应放大光信号的器件。
它可以将微弱的光信号转化为较强的电信号，用于增强光信号的强度和灵敏度。
五、总结光电效应是光与物质之间相互作用的重要现象，揭示了光的粒子性和能量量子化的特点。
通过实验验证和应用的推广，光电效应在能源转换、通信技术等领域具有重要的应用价值。
理解光电效应的原理和应用，有助于我们更深入地认识光与物质之间的相互作用，推动相关科学技术的发展和应用。
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。
光电效应知识点高二
光电效应知识点高二光电效应是指当光照射到金属或半导体材料表面时，光子的能量足够大时，会促使金属或半导体材料中的电子从原子中释放出来，形成光电子的现象。
光电效应的研究与应用在现代物理学和光电子技术领域起着重要作用。
本文将从光电效应的基本原理、光电效应的实验现象以及光电效应在实际应用中的重要性等方面进行阐述。
一、光电效应的基本原理光电效应的基本原理是根据爱因斯坦的光量子假设，即光的能量以粒子形式存在。
当光照射到金属表面时，光子与金属中的自由电子发生相互作用，光子的能量转移给了自由电子，当光子的能量足够大时，超过了金属内自由电子的束缚能，自由电子便能从金属中解离出来，形成电子-光子的转换。
二、光电效应的实验现象1. 光电流的产生：当光照射到金属或半导体表面时，如果光的频率大于一定的频率门槛（临界频率），就能够引起光电效应，此时会有电子被释放出来，并形成光电流。
2. 光电子动能与光的频率关系：根据光电效应实验的结果，可以发现光电子的动能与照射光的频率有关，光的频率越高，光电子的动能越大。
三、光电效应的重要性及应用1. 光电效应在太阳能电池中的应用：太阳能电池利用光电效应将太阳的光能转化为电能，使之成为一种可再生的能源。
通过光电效应，太阳能电池可以将光子的能量转化为电子的动能，形成电流，从而供给给电子设备使用。
2. 光电效应在照相机中的应用：照相机中的底片或光敏电子元件利用光电效应来接收光信号，将光线折射成影像，实现照片的拍摄和成像。
3. 光电效应在光电子器件中的应用：光电子器件，如光电二极管、光电三极管等，都是基于光电效应设计和制造的。
这些器件可以将光信号转化为电信号或者电信号转化为光信号，用于光通信、光电检测等领域。
4. 光电效应在纳米材料研究中的应用：光电效应被广泛运用于纳米技术和材料科学领域。
通过光电效应，可以研究和改进纳米材料的光电特性，以便在纳米材料的设计与应用中取得更好的效果。
综上所述，光电效应是一种重要的物理现象，其研究和应用在现代科学和技术领域具有重要的地位和作用。
光电效应高中物理
光电效应高中物理
光电效应是指当光子通过某些物质时，能将物质中的电子激发出来，形成电子流的现象。
这个现象的发现对于理解光的本性，以及电子的量子性质是非常重要的。
光电效应的发现可以追溯到19世纪末。
当时，科学家们已经知道光的波动性质，但是对于光的粒子性质还不是很清楚。
在1899年，德国的费尔米和英国的汤姆逊都曾经研究了光子的粒子性质，但是他们的结论不一致。
直到1905年，德国的爱因斯坦在他的研究中指出，光子具有粒子性质，并且提出了光电效应的理论。
光电效应的实验通常是将金属放在真空中，然后照射光子。
当光子的能量足够大时，就会将金属中的电子激发出来，形成电子流。
这个电子流就是光电流。
爱因斯坦的理论指出，光电流的大小取决于光子的能量，而不是光的强度。
这个理论解释了当光子能量很小的时候，光电效应并不会发生的原因。
光电效应的理论对于量子力学的发展具有重要的意义。
它表明了光子和物质粒子之间存在着粒子-波动二象性，而且对于粒子的能量和动量的测量具有限制。
这个限制被称为不确定性原理，是量子力学的基础之一。
光电效应还有许多实际应用。
例如，它可以用于制作太阳能电池，将光能转化为电能。
它也可以用于制作光电倍增管，将光子转化为
电子，从而放大信号。
此外，光电效应还可以用于测量光子的能量和动量，以及研究物质的电子结构等。
光电效应是光学和量子力学领域的重要现象。
它的发现和理论对于科学的发展产生了深远的影响，也为我们创造了许多实际应用。
高考物理光电效应知识归纳.doc
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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。
光电效应与光子能量
光电效应与光子能量在物理学中，光电效应是一个非常重要的现象。
当光照射到某些物质表面时，会激发出一些电子，使其从固体中释放出来。
这种光电效应首先由德国物理学家爱因斯坦在20世纪初提出，对于量子力学的发展产生了重要影响。
光电效应的发现引发了人们对光子能量的深入探索。
光子是电磁波的量子，其能量与频率成正比。
根据经典电磁理论，光的能量应该均匀地传播。
然而，光电效应的实验结果表明，光的能量是以离散的粒子形式存在的，即光子。
光子能量的计算公式为E=hf，其中E表示光子的能量，h为普朗克常数，f为光的频率。
这个公式揭示了光与物质的微观相互作用过程。
当光照射到物质表面时，光子与物质中的电子发生相互作用。
如果光子的能量大于物质中电子的束缚能量，那么光子将会激发电子，并使其脱离束缚，形成光电子。
光子的能量越大，激发的电子能量就越高。
通过测量光电子的能量，可以间接测量光子的能量。
这在实际应用中具有重要意义。
例如，在能谱仪中，利用光电效应我们可以精确地测量出光的频率和能量分布，从而研究物质的能带结构和电子能级分布。
这为材料科学和能源研究提供了重要的工具。
除了在实验室中的应用，光电效应和光子能量在日常生活中也起着关键作用。
太阳能电池板就是利用光电效应原理将太阳光的能量转化为电能。
在太阳能电池板中，光子激发了材料中的电子，使其从固体中释放出来，产生电流。
这种绿色能源的利用能够实现可持续发展，对环境有着极大的好处。
另外，光电效应在光通信和激光技术中也有广泛应用。
光通信通过将电信号转化为光信号的形式进行传输，具有高速率、大带宽的优势。
而激光技术则利用光电效应使电子从激活态回到基态，放出一束高强度、高一致性的激光光束。
这些应用都离不开对光子能量和光电效应的深入理解和研究。
总之，光电效应和光子能量是理解光与物质相互作用的重要基础。
光子能量的离散性揭示了光的粒子性质，我们能够从中推断出光的频率和能量。
这对于科学研究和技术应用都具有重要意义。
(完整版)高中物理光电效应知识点
一、光电效应和氢原子光谱知识点一：光电效应现象1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大．(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．(4)金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9_s. 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，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34 J·s.3．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－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hν，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 ＝12m v 2.知识点二： α粒子散射实验与核式结构模型1.卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)2．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13－2－2所示．α粒子散射实验的分析图3．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．知识点三：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)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱． (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 (122－1n2)(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hν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·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．点拨：易错提醒(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2，一个氢原子跃迁发出可能的光谱线数最多为(n －1)．(2)由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．考点一：对光电效应的理解 1.光电效应的实质 光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量使其动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子．2．极限频率的实质光子的能量和频率有关，而金属中电子克服原子核引力需要的能量是一定的，光子的能量必须大于金属的逸出功才能发生光电效应．这个能量的最小值等于这种金属对应的逸出功，所以每种金属都有一定的极限频率．3．对光电效应瞬时性的理解 光照射到金属上时，电子吸收光子的能量不需要积累，吸收的能量立即转化为电子的能量，因此电子对光子的吸收十分迅速．4.图13－2－4光电效应方程电子吸收光子能量后从金属表面逸出，其中只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，根据能量守恒定律，E k ＝hν－W 0.如图13－2－4所示．5．用光电管研究光电效应(1)常见电路(如图13－2－5所示)图13－2－5(2)两条线索①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． (3)常见概念辨析⎩⎪⎨⎪⎧照射光⎩⎪⎨⎪⎧ 强度——决定着每秒钟光源发射的光子数频率——决定着每个光子的能量ε＝hν光电子⎩⎪⎨⎪⎧每秒钟逸出的光电子数——决定着光电流的强度光电子逸出后的最大初动能(12m v 2m)规律总结：(1)光电子也是电子，光子的本质是光，注意两者的区别．(2)在发生光电效应的过程中，并非所有光电子都具有最大初动能，只有从金属表面直接发出的光电子初动能才最大．考点二：氢原子能级和能级跃迁1.氢原子的能级图能级图如图13－2－6所示．图13－2－6相关量 意义 能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态 横线左端的数字“1,2,3…” 表示量子数横线右端的数字 “－13.6，－3.4…” 表示氢原子的能量相邻横线间的距离表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝E m －E n(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n ＝n (n －1)2. (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．二、核反应和核能知识点一：天然放射现象和衰变1.天然放射现象(1)天然放射现象．元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素．物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．(4)放射性同位素的应用与防护．①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．③防护：防止放射性对人体组织的伤害．2．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．点拨：易错提醒(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言.(2)原子核衰变时质量数守恒，核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能.知识点二：核反应和核能1.核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．核力核子间的作用力．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在相邻的核子间发生作用．3．核能核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.【考点解析：重点突破】考点一：衰变和半衰期2.对半衰期的理解(1)根据半衰期的概念，可总结出公式N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关． 考点二：核反应方程的书写规律总结(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．考点三：核能的产生和计算1.获得核能的途径(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应．2．核能的计算方法(1)应用ΔE＝Δmc2：先计算质量亏损Δm，注意Δm的单位1 u＝1.66×10－27 kg,1 u相当于931.5 MeV的能量，u是原子质量单位．(2)核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．规律总结根据ΔE＝Δmc2计算核能时，若Δm以千克为单位，“c”代入3×108_m/s，ΔE的单位为“J”；若Δm以“u”为单位，则由1u c2＝931.5_MeV得ΔE＝Δm×931.5_MeV.。
高中物理-光电效应
光电效应光电效应是高中物理光学部分一个比较抽象的概念，也是物理考卷的命题热点之一。
光电效应是一个很重要而神奇的现象在光的照射下，某些物质内部的电子，会被光子激发出来，并形成电流。
光电效应，即，光进去，电子出来的过程。
从能量转化的角度来看，这是一个光生电，光能转化为电能的过程。
光电效应最早由德国物理学家赫兹于1887年发现，但这一现象在当时很长一段时间内不能被解释清楚。
光电效应正确的解释由爱因斯坦提出。
科学家们对光电效应的深入研究对发展量子理论起了根本性的作用。
光电效应的基本性质（1）每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值。
相应的波长被称做极限波长（或称红限波长）。
当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。
（2）光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。
（3）光电效应的瞬时性。
实验发现，即几乎在照到金属时立即产生光电流。
响应时间不超过十的负九次方秒（1ns）。
（4）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。
在光颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，即一定颜色的光，入射光越强，一定时间内发射的电子数目越多。
光电效应的逸出功逸出功指的是，光照射金属时，电子从金属表面逃逸必须要克服束缚而做的功。
常用单位是电子伏特(eV)。
金属材料的逸出功不但与材料的性质有关，还与金属表面的状态有关，在金属表面涂覆不同的材料可以改变金属逸出功的大小。
当外界的光能量低于逸出功时，不会发生光电效应。
光电效应的截止电压如下图所示的电路图，当我们在光电管电路的基础上，加上一个电源与滑动变阻器，便可以制造一个截止电压。
截止电压的概念是这样的：设置上图的滑动变阻器的P的位置，使得电流计G示数为零。
电流为零，这说明电压为零，即外界电源产生的电压与原来光电管产生的电压抵消了。
此时，上图中电压表V所测的外在电源的电压，叫做截止电压。
高中物理光电效应一次吸收多个光子问题
高中物理光电效应一次吸收多个光子问题光电效应是指光照射到金属表面（或半导体、液体表面）时，能够将
金属中的电子从原子或离子中释放出来的现象。
一般来说，光电效应是通
过吸收单个光子来发生的，吸收一个光子能够使电子得到足够的能量脱离
原子或离子。
在某些情况下，一个光子不足以提供足够的能量让电子脱离原子或离子。
如果在光电效应的物理量级下，吸收多个光子也可以导致电子从原子
或离子中被释放出来，这种现象被称为“高次光电效应”。
高次光电效应在一些条件下会显现出来，例如：
1.高光强下，光子能量密度较大，可能会在一次光子吸收过程中失能
法脱离本身发生高次效应。
2.高频光照射到光电表面，电子可能在光周期内被多次加速、节拍，
导致从原子中被释放出来。
高次光电效应的发生在目前光学技术的应用中有一定的局限性，但随
着光学技术和光学材料的不断发展和改进，相关领域的应用也将继续拓展。
(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：
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。
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《物质波》同步练习
6．பைடு நூலகம்率为1瓦的手电筒灯泡大 约有5％的电能转化为可见光.
(1)试估算它1秒钟能释放出多少 个可见光的光子．
(2)使铜产生光电效应的最低频率 是1.1×1015赫．用频率为1.5×1015 赫的紫外线照射铜时，它发射出的 光电子的最大速度是多大？
是λ＝h /(mv)．＝8.7×10-11m，或者 8.7nm．
德布罗意假说的正确性
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牛顿力学完全不能解释的现象
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高中物理教案第十八章 量子论初步
四 物质波
彭桂铭(湖北省来凤一中)
教学目标
1．了解物质波的概念. 2．知道波粒二象性是物质的共性． 3．知道物质波也是概率波； 4.了解牛顿力学对微观粒子不适用.
德布罗意假说
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了动电量子的的关衍系射都，符从合而德证明布了罗德意布公罗意 假式说．的于正是确人性们．就把这种波叫做德布 罗意波或物质波．
物质波是一种什么波?
那么，物质波是一种什么波呢？我们知道，机 械波是周期性的振动在媒质内的传播，电磁波是周 期变化的电磁场的传播．物质波既不是机械波，也 不是电磁波．在德布罗意提出物质波以后，人们曾 经对它提出过各种各样的解释．到1926年，德国物 理学家玻恩（1882～1970）提出了符合实验事实的 后来为大家公认的统计解释：物质波在某一地方的 强度跟在该处找到它所代表的粒子的几率成正 比．按照玻恩的解释，物质波乃是一种几率波．
《物质波》同步练习
1．什么是光电效应？光电效应有 哪些重要的规律？这些规律中哪些是波 动说无法解释的？
2．什么是光子说？光子说是怎样 解释光电效应的？写出光电效应方程．
《物质波》同步练习
3．说明光电管的结构和原理， 并举例说明它的应用．
4．为什么说光具有波粒二象 性？应该怎样理解光的波粒二象性？
《物质波》同步练习
7．一个质量为4×10-4克的尘 埃颗粒，以1厘米／秒的速度在空气 中下落．计算它的德布罗意波长．
8．计算速度为103米／秒的中 子的德布罗意波长．这个波长跟γ射 线的波长相比如何？中子的质量是 1.67×10-27千克．
Good bye!
单位：湖北省来凤一中 姓名：彭桂铭
E_mail：guimingpeng@