光电效应光子爱因斯坦方程讲解学习

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第10讲光电效应爱因斯坦光量子理论

第10讲光电效应爱因斯坦光量子理论3. 只有当入射光频率 n 大于截止频率或红限频率 n 0 时，才会产生光电效应；4. 光电效应是瞬时发生的，只要入射光频率 n > n 0，无论光多微弱，驰豫时间不超过 10-9 s 。

2. 截止电压 U c 与入射光频率 n 呈线性关系：一、光电效应的实验规律1. 在频率一定的入射光照射下，饱和光电流强度 i m 与入射光强 I 成正比；U c = K n - U 0KU 00=n二、光电效应实验曲线 i 0 Ui m1 i m2 I1I 2 > I 1 -U c I 2U c —— 截止电压 c 212m eU mv = 4.0 6.0 8.0 10.0 n (1014 Hz ) 0.0 1.0 2.0 U c (V ) Cs Na Ca θ12.0 直线与横坐标的交点就是截止频率或红限频率 n 0。

光是由一束以光速运动的光量子(光子)组成。

mcc h h p ===n λnh =E 光子能量：光子动量：光子质量：三、爱因斯坦光子理论)(0 022===m c h c m n E四、爱因斯坦光电效应方程红限频率(截止频率)：由金属材料的逸出功 A 决定 h A =0n 五、光的波粒二象性光有时表现出波动性的一面，又有时表现出粒子性的一面。

A h νv m -=2m e 21Q3.10.1有人说：“光的强度越大，光子的能量就越大。

”对吗？答：错。

光子的能量由频率决定，与光的强度没有直接关系。

在光电效应实验中，若只是入射光强度增加一倍；对实验结果有什么影响？Q3.10.2(a )答：光强 I = N h n N 为单位时间通过垂直光传播方向单位面积的光子数。

n 不变， I 增加一倍，N 增加一倍，饱和光电流强度增加一倍。

以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线如图中虚线所示。

光电效应2(爱因斯坦的光电效应理论)

4.2光电效应2（爱因斯坦的光电效应理论）讲授新课一、爱因斯坦的光量子假设爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：1.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为h ν。

这些能量子后来被称为光子。

νh E =2.爱因斯坦的光电效应方程一个电子吸收一个光子的能量h ν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k ，即：νW E h k +=或-νW h E k =221c e k v m E =——光电子最大初动能W 0 ——金属的逸出功 3.光子说对光电效应的解释①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek 与入射光的频率成线性关系，与光强无关。

只有当h ν>W 0时，才有光电子逸出，h W c 0ν=就是光电效应的截止频率。

②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。

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。

思考与讨论：爱因斯坦光电效应方程给出了光明确光子的概念，并知道其能量的大小。

分析光电子的能量和逸出功之间的关系，总结出光电效应方程。

理解光子说对光电效应现象的解释。

结合能量守恒定律分析光电效应方程，培养学生应用能量守恒定律解决问题的科学思维方式。

电子的最大初动能E 与入射光的频率v 的关系。

但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是截止电压U 。

那么，怎样得到截止电压U 。

与光的频率v 和逸出功W 0的关系呢?利用光电子的初动能E = eU C 。

和爱因斯坦光电效应方程Ek= hv- W 0,可以消去E,从而得到Uc 与v 、W 0 的关系，即eW v e h U C 0-=对于确定的金属，其逸出功W 0是确定的，电子电荷e 和普朗克常量h 都是常量。

上式中的截止电压U c 与光的频率v 之间是线性关系，Uc-v 图像是一条斜率为h/e 的直线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。

量子力学光电效应

量子力学光电效应引言：量子力学光电效应是量子力学的一个重要分支，它研究的是光子与物质相互作用的现象。

自从爱因斯坦提出光电效应理论以来，量子力学光电效应已经成为了现代物理学的重要研究领域。

本文将从理论和实验两个方面来介绍量子力学光电效应。

理论：量子力学光电效应的理论基础是爱因斯坦提出的光电效应理论。

该理论认为，光子与物质相互作用时，光子的能量会被物质吸收，电子会从物质中被激发出来。

这个过程中，电子的动能与光子的能量之间存在着一定的关系，即爱因斯坦方程E=hf。

其中，E表示电子的动能，h 表示普朗克常数，f表示光子的频率。

实验：量子力学光电效应的实验是通过研究光子与物质相互作用的现象来进行的。

实验中，通常使用金属作为物质，将金属暴露在光源中，观察金属表面是否会发生电子发射现象。

实验结果表明，当光子的能量大于金属的逸出功时，金属表面会发生电子发射现象。

此时，电子的动能与光子的能量之间存在着一定的关系，符合爱因斯坦方程E=hf。

应用：量子力学光电效应在现代物理学中有着广泛的应用。

例如，在太阳能电池中，光子与半导体相互作用时，会产生电子-空穴对，从而产生电流。

此外，在光电倍增管、光电二极管等光电器件中，也都利用了量子力学光电效应的原理。

结论：量子力学光电效应是现代物理学中的重要研究领域，它研究的是光子与物质相互作用的现象。

理论上，爱因斯坦提出的光电效应理论为量子力学光电效应提供了基础。

实验上，通过研究光子与物质相互作用的现象，可以验证量子力学光电效应的理论。

应用上，量子力学光电效应在太阳能电池、光电器件等领域都有着广泛的应用。

§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

爱因斯坦光电效应方程的含义。[名词解释]

爱因斯坦光电效应方程是由德国物理学家爱因斯坦在1905年提出的，是描述光电效应的关系式。

光电效应是指光照射到某些物质上，能使物质产生电流的现象。

爱因斯坦光电效应方程的原形为：
J=nqE
其中，J是电流密度（单位为A/m2），n是光源的浓度（单位为1/m2），q是电荷（单位为C），E是电场强度（单位为V/m）。

爱因斯坦光电效应方程的含义是：在一个特定的电场中，光源的浓度与物质的电荷之间存在着线性的正比关系，即物质的电荷越大，产生的电流密度也就越大。

爱因斯坦光电效应方程为研究光电效应提供了重要的理论依据，并为后来的科学研究提供了基础。

爱因斯坦光电效应方程的发现也为现代光学和电子技术的发展做出了巨大贡献。

人教版高三物理选修3《爱因斯坦的光电效应方程》说课稿

人教版高三物理选修3《爱因斯坦的光电效应方程》说课稿一、引言本课是人教版高三物理选修3的一节课，主题为《爱因斯坦的光电效应方程》。

本节课的目标是让学生了解光电效应的基本原理和爱因斯坦的光电效应方程，培养学生的实际思维能力和实验观察能力。

通过本课的学习，学生将进一步认识到光电效应的重要性以及爱因斯坦的杰出贡献。

二、知识梳理2.1 光电效应的概念和实验现象首先，我们将引导学生回顾光电效应的概念和实验现象。

光电效应是指当光照射到金属或半导体表面时，会产生电子的解离和运动的现象。

我们会通过实验演示的方式向学生展示光电效应的实验现象，例如使用光电效应仪器来照射金属表面，观察电流的变化等。

2.2 光电效应的基本原理接下来，我们将介绍光电效应的基本原理。

我们会解释光子的概念和光子能量与频率的关系，以及光电效应中电子解离和运动的原理。

通过对光电效应的基本原理进行讲解，学生将能够理解为什么光子的能量越大，电子解离和运动的能力就越强。

2.3 爱因斯坦的光电效应方程最重要的部分是讲解爱因斯坦的光电效应方程。

爱因斯坦通过对光电效应的研究，提出了光电效应方程，即E=hf-φ，其中E为光子的能量，h为普朗克常数，f为光的频率，φ为金属的逸出功。

我们会详细解释方程中各个参数的含义，并通过具体的例子进行说明。

通过学习爱因斯坦的光电效应方程，学生将能够理解光电效应的能量守恒原理和光子的能量与频率之间的关系。

三、教学方法和策略3.1 激发学生的兴趣为了激发学生的兴趣，我们将采用生动的例子和实验演示来引入光电效应的概念和实验现象。

同时，我们还将提供与学生实际生活相关的例子，让学生更容易理解光电效应的原理和方程。

3.2 提供问题引导思考在讲解光电效应的基本原理和爱因斯坦的光电效应方程时，我们将提供问题来引导学生思考。

例如，为什么金属表面需要有一定的逸出功才能产生光电效应？为什么光子的能量与频率相关？通过这样的问题引导，学生将能够主动思考，加深对知识点的理解和记忆。

光电效应讲义

实验三光电效应【实验目的】1. 加深对光的量子性的认识。

2. 验证爱因斯坦方程，测定普朗克常数。

3. 测定光电管的伏安特性曲线。

【实验原理】当一定频率的光照射到某些金属表面上时，可以使电子从金属表面逸出，这种现象称为光电效应．所产生的电子，称为光电子。

光电效应是光的经典电磁理论所不能解释的。

1905年爱因斯坦依照普朗克的量子假设，提出了光子的概念。

他认为光是一种微粒 — 光子；频率为ν 的光子具有能量h ν，h 为普朗克常数，目前国际公认值为h =(6．6260755±0．0000040)×10-34J ·s 。

当金属中的电子吸收一个频率为ν 的光子时，便获得这光子的全部能量h ν，如果这能量大于电子摆脱金属表面的约束所需要的逸出功W ，电子就会从金属中逸出．按照能量守恒原理有：W v m h m +=221ν (3.1)上式称为爱因斯坦方程，其中m 和v m 是光电子的质量和最大速度，221m v m 是光电子逸出表面后所具有的最大动能．它说明光子能量h ν小于W 时，电子不能逸出金属表面，因而没有光电效应产生；产生光电效应的入射光最低频率ν0=W ／h ，称为光电效应的极限频率(又称红限)。

不同的金属材料有不同的逸出功，因而ν0也是不同的。

用光电管进行光电效应实验，测量普朗克常数的实验原理如图3.1所示。

图中K 为图3.1光电效应实验原理图光电管的阴极，A 为阳极，微安表用于测量微小的光电流，电压表用于测量光电管两极间的电压，E 为电源，R 提供的分压可以改变光电管两极间的电势差。

当单色光入射到光电管的阴极K 上时，如有光电子逸出，则当阳极A 加正电势，K 加负电势时，光电子就被加速；而当K 加正电势，A 加负电势时，光电子就被减速。

当A 、K 之间所加电压U 足够大时，光电流达到饱和值I m ,当U ≤-U 0，并满足方程eU 0 =221m v m (3.2)时，光电流将为零，此时的U 0称为截止电压。

光电效应光子爱因斯坦方程

德布罗意假设：实物粒子具有波粒二象性。
粒子性
E mc2 h
P
mv
h
/
波动性
第十五章量子物理
8
物理学
15-6 德布罗意波实物粒子的二象性
第五版
德布罗意公式
h h
p mv
这种波称为德布罗意波或物质波
注意
(1)若 vc 则 mm0
若 v c则 m
m0
1
v2 c2
第十五章量子物理
9
物理学
15-6 德布罗意波实物粒子的二象性
第十五章量子物理
5
物理学
15-6 德布罗意波实物粒子的二象性
第五版
德布罗意（1892 — 1987）
法国物理学家，原来学习历史. 1924年在他的博士论文《关于量子理论的研究》中提出把粒子性和波动性统一起来. 为量子力学
的建立提供
了物理基础.
第十五章量子物理
6
物理学
15-6 德布罗意波实物粒子的二象性
dsin kh 1
2emU
sin kh 1
d 2emU
sin 0.77 k7
当 k 1时， ar0 c .7s 7 5 i n 7 与1 实验结
果相近.
第十五章量子物理
16
物理学
15-6 德布罗意波实物粒子的二象性
第五版
三应用举例
1932年鲁斯卡成功研制了电子显微镜 ;
1981年宾尼希和罗雷尔制成了扫描隧穿显微镜.
第五版
光的波粒二象性
粒子性
（具有能量） E
h
（具有动量）P
波动性
（具有频率）
（具有波长）

2.2 光电效应爱因斯坦光量子理论

I nh
入射光较强时，含有的光子数较多，所以获得能量而逸出的电子数也多，饱和电流也就大。
（3）当 h A 时, 电子无法获得足够能量脱离金属表面，因此存在红限 0 。
0 A h
11
近代物理
第2章量子物理基础
（4）遏止电压与照射光的频率成线性关系:
h
1 2
mvm2
A
eU c
1 2
mvm2
该金属表面逸出，
这个频率叫截止频如果入射光的频率小于截止
率（红限）。
频率则无论入射光强度多大，都没有光电子逸出。
7
近代物理
第2章量子物理基础
二、经典物理解释的困难红限问题
按经典理论,无论何种频率的入射光,只要其强度足够大，就能使电子具有足够的能量逸出金属→与实验结果不符。
瞬时性问题按经典理论，电子逸出金属所需的能量，需要有一定的时间来积累，一直积累到足以使电子逸出金属表面为止→与实验结果不符。
和强度的单色光照射K时, 金属将
释放出光电子，若在两极上加一
定电压, 则回路中就出现光电流。爱因斯坦(Einstein)
2
近代物理
第2章量子物理基础
3
近代物理
第2章量子物理基础
2.实验规律
阴极 K 在单位时间
i
内发射的光电子数与入
射光的强度 I 成正比。
is
（1）瞬时性
（ 2 ）饱和电流 Is ：光电流 I随UAK 增大而增大，趋于饱和值 is，光电流与单位时间从阴极发射的光电子数成正比。
第2章量子物理基础
2.爱因斯坦光电效应方程
h
A
1 2
mvm2

光电效应与爱因斯坦方程

光电效应与爱因斯坦方程引言：光电效应是描述光与物质相互作用的现象，是经典物理学无法解释的重要实验证据之一。

而爱因斯坦方程则为解释光电效应提供了理论基础和精确的数学描述。

本文将探讨光电效应的基本概念、实验现象以及爱因斯坦方程的推导和意义。

一、光电效应的基本概念光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的自由电子会被光的能量激发，从而逸出金属表面并形成电流的现象。

光电效应的基本概念可归纳为以下几点：1. 光子：光电效应是基于光粒子性的现象，即光子。

光子是光的量子，具有能量和动量，其能量与光的频率成正比。

2. 光电子：金属中的自由电子被光子激发后，逸出金属表面形成的电子称为光电子。

3. 逸出功：逸出功是指光电子从金属中逸出所需要的最小能量。

逸出功大小与金属的性质和结构有关。

二、光电效应的实验现象经典物理学认为光是波动的，然而光电效应的实验结果挑战了这一观点。

以下是光电效应的几个实验现象：1. 光电流：当金属表面受到足够强度的光照射时，会观察到从金属表面发出的电流。

2. 光电子最大动能：通过调节光的频率，可以发现随着频率增大，光电子的最大动能也增加，而与光的强度无关。

3. 截止电压：当光的频率小于某一临界值时，无论光的强度如何增大，都无法达到截止电压。

而当光的频率大于临界值时，截止电压随着光的强度增大而增大。

三、爱因斯坦方程的推导和意义为解释光电效应的实验结果，爱因斯坦在1905年提出了光电效应的理论，并引入了光量子概念。

爱因斯坦方程的推导如下：考虑光的波粒二象性，光子的能量可以表示为E = hf，其中h为普朗克常量，f为光的频率。

当光照射到金属表面时，光子的能量被吸收并转化为光电子的动能。

根据能量守恒定律，有以下关系式：E = W + K.e其中W为逸出功，K.e为光电子获得的动能。

考虑到光电子的动能与光子能量之间的关系，可得到爱因斯坦方程：hf = W + K.e这一简单的方程描述了光电效应中光子能量、逸出功和光电子动能之间的关系。

大学物理15.2光电效应

• L.V.德布罗意 Debroglie
• 电子波动性的理论研究
1、单位时间内从阴极逸出的光电子数与入射光的强
I
饱和
Is2
度成正比。 2、存在遏止电势差
截止
电流
I s1
电
压
光强较强光强较弱
U
Ua
O
3 截止频率：对于给定的金属，当照射光频率小于金属的红限频率，则无论光的强度如何，都不会产生光电效应。
红限频率:能够产生光电效应最小的频率
4 光电效应瞬时响应性质
实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光电子出以光速 c 运动的微粒流，称为光量子（光子）
光子的能量 h
金属中的自由电子吸收一个光子能量h以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功A ，一
部分转化为光电子的动能。
h
1m 2
2 m
A
爱因斯坦光电效应方程
12.2 0 A
2meV
V
0
V 100V 1.22 A
E eV
例题
• 波长为450nm的单色光入射到逸出功为 3.7×10^（-19）J的钠表面上，求
• （1）入射光子的能量 • （2）逸出电子的最大动能 • （3）钠的红限频率 • （4）入射光的动量
(1)入射光子能量 h h c 4.4 10 19 2.8(eV )
(2)逸出子的最大能量h A 2.8
(3)极限
＝A min h
5.6 1014 Hz
(4) p h 1.5 10 27 (kg * m / s)
3.7 10 19 1.6 10 19
0.5(eV )
1921诺贝尔物理学奖
• A.爱因斯坦 • 对现物理方面的贡

光电效应_爱因斯坦方程

爱因斯坦理论圆满地解释了光电效应。1921年因此获诺贝尔奖。 1916年，密立根（Milikan）对光电效应进行了精密测量也由此获 1923 年的诺贝尔奖（另一原因是他用油滴法精确地测定了电子电量）。
A
v
15
四光的波粒二象性
(1) 波动性：光的干涉和衍射等 (2) 粒子性：光电效应、康普顿散射等光子在相对论中能量和动量关系
S Nh
显然，光强越大（S大），单位时间入射到金属表面的光子数N 越大，获得光子的电子数也越多即光电子数与光强成正比。 12
(2) 解释光电子的初动能与入射频率有关，而与入射光光强无关。束缚当光照射到金属内部的电子它一电子次吸收了一个能量为 hv 的光子，在上升到表面时将失去一部分能量A，依能量守恒定律：
依动量守恒：
m0 v h i i 2 2 C 1 v / c
v
h
2 4 h2 2 m0 C
矛盾
一个不能同时遵守能量守恒和动量守恒的过程是不能实现的，故光与自由电子的相互作用只能以弹性碰撞的方式进行 29
综上所述，物理模型应该具有：光子
0
y
v0 0
电子
y
x
光子

2 A h 0
1 hc hc 2 e U a mv max 2 0
1 1 ( ) 10 10 4000 10 6600 10 6.63 10 34 3 108
v

2( h A) m
2 hc hc ( ) m 0
1.96 1020 J
(2)
Ek E A (2.76 2.28)e V 0.48e V
hc 5.18 107 m 518nm E

光电效应中的爱因斯坦方程解析

光电效应中的爱因斯坦方程解析光电效应一直以来都是物理学研究的热点之一，它揭示了光和电的密切关系。

而在揭示光电效应的规律中，爱因斯坦方程的发现对该领域的发展起到了举足轻重的作用。

在本文中，我们将对光电效应中的爱因斯坦方程进行解析，并探讨其在现代科学中的重要性。

在光电效应中，爱因斯坦方程被用来描述光子（光的量子）与电子相互作用的过程。

这个方程在1905年由阿尔伯特·爱因斯坦在解释光电效应时提出，他研究了光子的能量和电子的运动规律，并得出了能量的守恒和光子能量与光电子能量之间的关系。

爱因斯坦方程的核心思想是光子的能量与光电子的能量之间存在一种特殊的关系，可以用公式E=hf来表示。

其中，E代表光子的能量，h代表普朗克常数，f代表光的频率。

这个方程表明，光子的能量是与其频率直接相关的，而不受光的强度的影响。

这个方程的提出对于解释光电效应及其规律具有重要的意义。

例如，根据爱因斯坦方程，当光的频率足够大时，即使光的强度很弱，也可以产生光电效应。

这一发现推翻了当时流行的经典物理学观点，即光的强度足够强时才能产生光电效应。

同时，爱因斯坦方程还揭示了光电子的最大动能只与光的频率有关，而与光的强度无关。

爱因斯坦方程的解析对于现代科学的发展也具有重大影响。

首先，这个方程奠定了量子物理学的基础，推动了量子理论的发展。

其次，爱因斯坦方程的提出催生了许多后续研究，如波粒二象性的理论、量子场论等，这些研究的成果都为现代物理学的发展做出了巨大的贡献。

最后，爱因斯坦方程的成功应用也彰显了科学家的创造力和探索精神，为科学研究者们提供了更深刻的思路和方法。

然而，光电效应中的爱因斯坦方程也存在一些有待解决的问题。

首先，光电效应中光子的粒子性与电子的波动性之间的矛盾，一直是科学家们研究的难题。

其次，尽管爱因斯坦方程能够解释光电效应的规律，但对光和电的本质本身并没有给出明确的解释。

这些问题需要我们继续深入研究与探索。

总之，光电效应中的爱因斯坦方程是光子与电子相互作用过程的关键描述工具。

§2-2 光电效应爱因斯坦光子理论

光
光控继电器示意图
放大器
接控制机构
将一束微弱的入射光转变成放大了的光电流
在科研、工程和军事上有广泛的应用。
光电倍增管
[例题2—2] 波长为450nm的单色光照射到钠的表面上（钠的逸出功A=2.28eV）。求（1）这种光的光子能量和动量；（2）光电子逸出钠表面时的动能；（3）若光子的能量为2.40eV,其波长为多少？
爱因斯坦因为光电效应获得1921年诺贝尔物理学奖；十余年后，密立根用实验验证了h的精确值，和黑体辐射中的h很好的符合，密立根因他在测量电子电荷和光电效应方面的研究获得1923年诺贝尔物理学奖。
到这种金属的表面时，几乎立即产生光电子，而无论光强多大。
电子逸出的时间间隔不超过109 s。
对于上述四条规律经典物理是无法解释的。
二、经典理论遇到的困难
(1) 初动能问题根据光的经典电磁理论，金属在光的照射
下，金属中的电子将从入射光中吸收能量，从而逸出金属表面。电子逸出时的初动能应决定于光振动的振幅，即决定于光的强度。所以，入射光的强度越高，金属内自由电子获得的能量就越大，光电子的初动能也应该越大。
(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。
量由光的频率所决定。
h为普朗
克常量
频率为的光子的能量为 = h
光的能量就是光子能量的总和，对于一定频率的
光，光子数越多，光的强度越大。

-光电效应

是减小？
U
U1
U2
hc ( 1
e 1
1)
2
§18-2光电效应爱因斯坦的光子理论第十八章
例18-3 波长l =4.0×10-7m的单色光照射到金属铯
上，求铯所释放的光电子最大初速度。
解：铯原子红限频率 0 =4.8×1014 Hz，据爱
因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能：
1 2
mvm2
h
A
利用关系 c A h 0
代入已知数据 vm 6.50 105 m/s
§18-2光电效应爱因斯坦的光子理论
5.光电效应的应用
第十八章
光电管
光电倍增管
§18-2光电效应爱因斯坦的光子理论第十八章
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
§18-2光电效应爱因斯坦的光子理论第十八章
(1)饱和电流实验表明：在一定强度的单色光照
射下,光电流随加速电势差的增加而增大,但当加速
电势差增加到一定量值时,光电流达饱和值 IH ，如
果增加光的强度，相应的 IH 也增大。
I
光强较强
结论1：单位时间内,受光照的金属板释放出来的电子数和入射光的强度成正比。
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。
§18-2光电效应爱因斯坦的光子理论第十八章
（3）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。

光电效应课堂讲解

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Vmax
½mvmax² =Ek max=hv-W
光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。
调节 R， KA间电压 U增大，I怎样变化？使I=0能求光电子的最大动能Ekm=？
K
V
v
A G R
I变小 I=0时Ekm=eU
改用紫光照射使I=0，KA间电压U增大，说明什么？
K V
A G
Ekm=eU
光的频率越大光电子Ekm越大
（保持入射光不变）调节R，使KA 电压为U=0，电流计有电流，说明什么？电 K v 压U逐渐增不变
V
饱和电流与光强关系
• 在入射光一定时，增大光电管两极的正向电压，提高光电子的动能，光电流会随之增大。但光电流不会无限增大，要受到光电子数量的约束，有一个最大值，这个值就是饱和电流。 • 所以，当入射光强度增大时，根据光子假设，入射光的强度（即单位时间内通过单位垂直面积的光能）决定于单位时间里通过单位垂直面积的光子数，单位时间里通过金属表面的光子数也就增多，于是，光子与金属中的电子碰撞次数也增多，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多，饱和电流也随之增大
增大紫光强度（光子数增多）电流计指针偏角增大，说明了什么问题？
光的强度越大，单位时间内产生的光电子数越多。
K V
A G
规律2、当入射光的频率大于极限频率时，在单位时间发射的光电子数跟入射光的强度成正比。
注意：如果某种光照射没有发生光电效应，增强光强，电流表仍然不偏转
• 规律3、无论入射光的强度如何，只要其频率大于截止频率，则当光照射到金属表面上时，几乎立即就有光电子逸出。这就是光电效应的“瞬时性”。按照经典理论，电子逸出金属需要的能量，需要一定的时间来积累，一直积累到足以使电子逸出金属表面为止。这与上述规律相悖。

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