《光的粒子性》课件
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第十三章--光的粒子性PPT课件
3.当入射光的频率>临阈频率时，无论光的
强度多微弱，只要光一照射到金属上，就
几乎立刻观测到光电子。
二、爱因斯坦的光子假说
光量子 =光子
爱因斯坦光电效应方程
h 1mυ2 A
2.
10
电子在挣脱金属束缚时所作的功叫逸出功
由爱因斯坦光电效应方程能圆满解释光电
效应的实验结果
1．要使电子能够逸出金属表面，光子的能
.
17
（2）具有光学谐振腔
2．激光的特性
（1）方向性好
（2）单色性好
（3）强度大
（4）相干性好
二、激光生物效应和医学应用
1．激光的生物效应
（1） 激光的热效应
（2） 激光的光化学效应
（3） 激光的机械效应
（4） 激光的电磁场效应
.
18
（5） 激光的生物刺激效应 2．激光的医学应用 （1）治疗 （2）诊断 三、生物光学成像 四、光学生物传感器
量h不能小于A，换言之，能够产生光电效
应的入射光的最低频率应满足下列关系
h0 A 或
0
A h
2．对同一种金属来说，光电子的初速度与
入射光的频率成正比，而与入射光的强度
无关
.
11
3．在金属中，一个电子能够一次全部吸收一
个入射光子的能量，只要光子的能量大于金
属的逸出功，则这个电子立即逸出金属表面，
而不需要时间去积累能量
人体辐射的总功率为
P = 1 .7 3 5 .6 7 1 8 0 34 0 8 66 W 0
.
6
四、普朗克量子假说 1900年普朗克提出了一个全新的黑体辐射 公式:
MT2hc25
1
hc
光的粒子性课件
[解析] 光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有 光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能不 变；若减弱光的强度，入射光子的数目减少，逸出的光电 子数就会减少。综上可知，本题答案为A。
[答案] A
对于光电效应的实验规律，常对“发生光电效应”的条 件进行考查。“发生”时需满足：照射光的频率大于金属的 极限频率，即ν>νc。或当光子的能量ε>W0，而光电子的最 大初动能只与照射光的频率有关，而与强度无关，强度大 小决定了逸出光电子的数目多少。
3．光电效应
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 电子 从表面逸出的现象。
(2)光电子：光电效应中发射出来的电子 。
(3)光电效应的实验规律： ①存在着饱和 光电流：在光的颜色不变的情况下，入
射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入 射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 。
[关键一点] 康普顿效应和光电效应都揭示了光具有粒子
性，也证明了爱因斯坦光子说的正确性。
1．对热辐射的理解 (1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波。 (2)辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有 所不同。这是热辐射的一种特性。 (3)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显 著的不同。
2．一般物体的辐射与黑体辐射的比较
(3)Ekm－ν曲线。如图17－1－2所示 是光电子最大初动能Ekm随入射光频率ν的 变化曲线。这里，横轴上的截距是截止频 率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的 负值；斜率为普朗克常量。
图17－1－2
2．光子说对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系： 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越 多，因而饱和光电流越大。所以，入射光频率一定时，饱和光 电流与光强成正比。 (2)存在截止频率和遏止电压： 爱因斯坦光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率 成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定， 与光强无关。光电效应方程同时表明，只有 hν＞W0 时，才有光 电子逸出，νc＝Wh0就是光电效应的截止频率。
[答案] A
对于光电效应的实验规律，常对“发生光电效应”的条 件进行考查。“发生”时需满足：照射光的频率大于金属的 极限频率，即ν>νc。或当光子的能量ε>W0，而光电子的最 大初动能只与照射光的频率有关，而与强度无关，强度大 小决定了逸出光电子的数目多少。
3．光电效应
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的 电子 从表面逸出的现象。
(2)光电子：光电效应中发射出来的电子 。
(3)光电效应的实验规律： ①存在着饱和 光电流：在光的颜色不变的情况下，入
射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入 射光越强，单位时间内发射的光电子数越多 。
[关键一点] 康普顿效应和光电效应都揭示了光具有粒子
性，也证明了爱因斯坦光子说的正确性。
1．对热辐射的理解 (1)在任何温度下，任何物体都会发射电磁波。 (2)辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有 所不同。这是热辐射的一种特性。 (3)在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显 著的不同。
2．一般物体的辐射与黑体辐射的比较
(3)Ekm－ν曲线。如图17－1－2所示 是光电子最大初动能Ekm随入射光频率ν的 变化曲线。这里，横轴上的截距是截止频 率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的 负值；斜率为普朗克常量。
图17－1－2
2．光子说对光电效应的解释 (1)饱和光电流与光强关系： 光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越 多，因而饱和光电流越大。所以，入射光频率一定时，饱和光 电流与光强成正比。 (2)存在截止频率和遏止电压： 爱因斯坦光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率 成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定， 与光强无关。光电效应方程同时表明，只有 hν＞W0 时，才有光 电子逸出，νc＝Wh0就是光电效应的截止频率。
光的粒子性课件
③光电效应具有 瞬时性 ．光电效应几乎是瞬时的，无 论入射光怎么微弱，时间都不超过 10－9 s.
(4)逸出功 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，用 W0 表示，不同金属的逸出功 不同 ．
2．思考判断 (1)任 何频率的光照射 到金属表面都可 以发生光电效 应．(×) (2) 金 属 表 面 是 否 发 生 光 电 效 应 与 入 射 光 的 强 弱 有 关．(×) (3)入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射 的．(√)
光的粒子性
光电效应
1.基本知识 (1)定义 照射到金属表面的光，能使金属中的电子 从表面逸出 的现象． (2)光电子 光电效应中发射出来的 电子 ．
(3)光电效应的实验规律 ①存在着 饱和 电流．入射光强度一定，单位时间内阴极 K 发射的光电子数 一定 ．入射光越强，饱和电流 越大．表 明入射光越强，单位时间内发射的光电子数 越多 ．即入射 光越强，单位时间内发射的光电子数 越多 ． ②存在着 遏止 电压和截止频率．遏止电压的存在意味 着光电子具有一定的 初速度 ．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，即光电子的 能量只与入射光的 频率 有关．当入射光的频率 低于 截止 频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生．
3．光子的能量与入射光的强度 光子的能量即每个光子的能量，其值为 E＝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 单位时间内光子能量与入射光子数的乘积． 4．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．
光的粒子性 ppt课件
红､橙､黄､绿四种单色光中,能量最小的是( ) A
A.红光
B.橙光
C.黄光
D.绿光
注意：红橙黄绿青蓝紫，波长逐渐减小，频率逐渐增大
巩固应用
对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点,以下说法正确的是 A.以某一个最少能量值一份一份地辐射和吸收 ABD B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C.吸收的能量可以是连续的 D.辐射和吸收的能量是量子化的
24000.35106 4.21021个. 6.6310343.0108
光电效应
❖ 1、光电效应 在光的照射下物体发射出电子的现象,叫做光电效应
❖ 2、光电子 发射出来的电子称为光电子
❖ 3、光电流 光电子定向移动形成的电流叫光电流
❖ 4、逸出功：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的 引力所做功的最小值。不同金属,其逸出功不同。
现象叫做光的散射
❖ 2、康普顿效应 ❖ 在散射的光线中,除了有与入射光波长相同的射线外,还有波
长比入射光波长更长的射线,人们把这种波长变化的现象叫 做康普顿效应
❖ 3、意义 ❖ 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；证实了“光子具有
动量”；证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量 守恒定律仍然是成立的
率有关（频率越高,光电子的最大初动能越大）,而 与入射光的强度无关
③频率低于νc的入射光不能使光电子逸出.（无论光的 强度多大,照射时间多长）
④光的照射和光电子的逸出几乎是同时的 (<10-9 s)
爱因斯坦的光电效应方程
1.光子说(1905年提出)
光不是连续的而是一份一份 的，每一份叫做一个光子， 光子的能量跟它的频率成正 比。
17.1 能量量子化 17.2 光的粒子性
光的粒子性新人教选修PPT课件
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以 无法用经典的波动理论来解释光电效应。
2019/11/25
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三.爱因斯坦的光电效应方程
1.光子说(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，每一份叫做一个光子，光 子的能量跟它的频率成正比。即:E＝ hν ，ν 表示光的频率，h 叫普朗克常 量，h＝6.63×10-34焦耳．秒
24
波长的偏移只与散射角j 有关，而与散射物质
种类及入射的X射线的波长0 无关，
●存在着饱和电流
△实验表明：入射光越强，单位 时间内发射的光电子数越多；
△入射光越强，饱和光电流越大。
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●存在着遏止电压和截止频率
△同一频率光照射，不管光强如何，遏止电压都相同。 △光照频率越高，遏止电压越高。
△光电子的能量只与入射光的频率有关。入射光的频率 低于截止频率时不能发生光电效应。
波动说 渐成真理
波 动 性 T/年 粒 子 性
2
3
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。
光电子定向移动形成的电流叫光电流
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一.光电效应的实验规律
实验装置
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观 察
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实验发现以下规律：
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光电倍增管(photomultiplier)是把光信号变为电信 号的常用器件。
当光照射到阴极 k 使它发射光电子，这光电子在电压作用下 加速轰击第一阴极k1，使之又发射次级光电子，这些次级光电 子再被加速轰击第二阴极k2 ,...... 如此继续下去，利用10～15
光的粒子性PPT课件
“Subtle is the Lord, but malicious He is not”
主是誨澀的，但是牠並無惡意。
-
- Einstein 32
博闻苦思，好学进取
年
轻
时
的
爱
因
“如果我以
斯 坦
速度c追随一条
光线运动，我应
当看到什么现象
呢？”
-
33
m2cEKm0c2
E K 运动时的能量 m0c 2静止时的能量
E k m e a c U e x K U 0 流(2.)遏0止叫电截势止差频U率c —(也—称使红光限电).
(3)瞬时性: 只要频率大 流为零时的反向电压.
于截止频率,光电效应产 遏止电势差(eUc = Ekmax)与
生的时间不超过10-9s.
- 入射光频率成线性关系39
实验指出：遏止电压和入射光频率有线性关系，即：
1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出：饱和光电流和入射光光强成正比。
结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光 光强成正比 .
当反向电压加至U 0 时光电流为零，称 U 0 为遏止电压。 2 . 光电子初动能和入射光频率的关系
遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：
12mm2 eU0
-
38
与入射光强无关.
MB(T)T4
5 .6 1 7 8 W 0 m 2 K 4 斯特藩常数
黑体的单色辐出度与温度的四次方成正比
维恩（Wien)位移定律
mTb
b2 .8 9 1 3 0 m K 维恩常数
当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值向短波
方向移动。
-
11
利用红外线检测人体的健康状态，本图片是
17.2《光的粒子性》教学课件
二.光电效应的实验规律
规律四：（最大初动能和遏止电压）
甲
乙
为了使从光电管阴极逸出的所有光电子都 不能到达阳极，所加的最小的反向电压。
①
各种金属都存在极限频率νc，只有ν≥νc
才能发生光电效应； ---与光强无关
② 入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时 的（ t﹤10-9秒）； ---与光强无关
③ 当入射光频率大于极限频率时，饱和电流的强 度与入射光强度成正比；---与光强有关 ④ 光电子的最大初动能/遏止电压只与入射光频 率有关。 ---与光强无关
三：经典理论解释光电效应的疑难 光电效应规律
入射光越强，饱和电流大。
任何一种金属，都有一个极限频 率，入射光频率必须大于这个极 限频率才能产生光电效 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
17.2 光的粒子性
光的认识历史回顾
波动说 渐成真理 干涉 现象
惠更斯 波动说
衍射 现象
麦克斯韦 电磁说
电磁波 实验 ……….
波 动 性
1690 1672
牛顿 微粒说
1801 1814
1864
1888
T/年
粒 子 性
一、光电效应现象:
当光线（包括 不可见光）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。
二.光电效应的实验规律
规律四：（最大初动能和遏止电压）
V
V
光电效应中从金属出来的电子， 有的从金属表面直接飞出，有的从 内部出来沿途与其它粒子碰撞，损 失部分能量，因此电子速度会有差 异，直接从金属表面飞出的速度最 大，其动能为最大初动能。
精确的实验表明:
光的粒子性 课件
阳极
真空玻璃管 阴极
电源
频率决定的 遏制电压
光强决定的 饱和电流
2、光电效应规律 1）光电效应的发生几乎是瞬时的，时间 不超过10－9s。 2）任何金属都有一个能产生光电效应的 最低照射光频率，叫做极限频率。 3）光电子的最大初动能随入射光频率的 增大而增大，而与入射光强度无关。 4）光电流强度与入射光的强度成正比。
二、爱因斯坦的光电效应方程 1、光子假说
光是一束以速度C运动着一粒一粒的粒子
流，每一个光子所带能量=h，不同的频
率的光子具有不同的能量。这些粒子就是
光量子，现称光子。
2、光子理论对光电效应的解释 光不仅在发射和吸收时表现出量子性，
而且在空间传播时也表现出量子性——提出 了辐射的电磁场也具有量子性。
Wv
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例：用波长为2.0×10－7 m的紫外线照射 钨的表面，释放出来的光电子中最大的 动能是4.7×10－19 J．由此可知，钨的极 限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s， 光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效 数字)
7.9×1014Hz
1916 年 美 国 物 理 学 家 罗 伯 特 ·密 立 根 (Robert Andrews Millikan,1868～1953)历经十年，发表了 光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。 （获1923年诺贝尔物理学奖）
14
由爱因斯坦光电效应方程
h
1 2
mvm2 ax
W0
得：
1 2
mvm2 ax
h
W0
初动能与频率有关
h W0 0
W0
h
极限频率：
0
W0 h
(3) 解释光电效应的瞬时性。 电子只吸收一个光子，无需能量的积累过程。
光的粒子性 课件
光的粒子性
一、光电效应及其规律
1．光电效应：在光的照射下金属发射电子的现象，发
射出来的电子叫做 □1 光电子 。
2.光电效应的实验规律
(1)存在 □2 饱和 电流。 (2)存在遏止电压和 □3 截止 (3)光电效应具有 □4 瞬时性
频率。 。
3．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，
而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能
5．光的强度与饱和电流：当入射光频率一定时，入射 光越强，饱和电流越大。
例 1 (多选)下列对光电效应的解释正确的是( ) A．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子， 当它积累的能量足够大时，就能逸出金属 B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子 核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应 C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大， 光电子的最大初动能就越大 D．由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属 产生光电效应的入射光的最小频率也不同
(3)光电效应具有瞬时性：电子一次性吸收光子的全部 能量，不需要积累能量的时间，光电流几乎是瞬时产生的。
例 2 用波长为 2.0×10－7 m 的紫外线照射钨的表面， 释放出来的光电子中最大的初动能是 3.7×10－19 J 。由此可 知，钨的极限频率约为(普朗克常量 h＝6.63×10－34 J ·s，光 速 c＝3.0×108 m/s)( )
□4 hλ
。当入射
光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分 □5 动量 转移给
电子，因此有些光子散射后波长 □6 变长 。
要点 光电效应中五组易混淆的概念
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，光子是光电效应的原因，光电 子是光电效应的结果。
一、光电效应及其规律
1．光电效应：在光的照射下金属发射电子的现象，发
射出来的电子叫做 □1 光电子 。
2.光电效应的实验规律
(1)存在 □2 饱和 电流。 (2)存在遏止电压和 □3 截止 (3)光电效应具有 □4 瞬时性
频率。 。
3．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，
而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能
5．光的强度与饱和电流：当入射光频率一定时，入射 光越强，饱和电流越大。
例 1 (多选)下列对光电效应的解释正确的是( ) A．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子， 当它积累的能量足够大时，就能逸出金属 B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子 核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应 C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大， 光电子的最大初动能就越大 D．由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属 产生光电效应的入射光的最小频率也不同
(3)光电效应具有瞬时性：电子一次性吸收光子的全部 能量，不需要积累能量的时间，光电流几乎是瞬时产生的。
例 2 用波长为 2.0×10－7 m 的紫外线照射钨的表面， 释放出来的光电子中最大的初动能是 3.7×10－19 J 。由此可 知，钨的极限频率约为(普朗克常量 h＝6.63×10－34 J ·s，光 速 c＝3.0×108 m/s)( )
□4 hλ
。当入射
光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分 □5 动量 转移给
电子，因此有些光子散射后波长 □6 变长 。
要点 光电效应中五组易混淆的概念
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，光子是光电效应的原因，光电 子是光电效应的结果。
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2、若用绿光照射某种金属板不能发生光电效应，则下列哪一
种方法可能使该金属发生光电效应（D ）
A. 增大入射光的强度
B. 增加光的照射时间
C. 改用黄光照射
D. 改用紫光照射
3、三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的
金属a、b、c上，均恰能使金属中逸出光电子。已知三种光
线的波长λ甲>λ乙>λ丙，则A（ ）
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。
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
A、用三种入射光照射金属a ，均可发生光电效应 B、用三种入射光照射金属c ，均可发生光电效应 C、用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应 D、用入射光甲照射金属b ，可能发生光电效应
△精确测量表明产生电流的时间不超过10－9 秒，即光 电效应几乎是瞬时的。
三.光电效应解释中的疑难
按照光的电磁理论，应得出以下结论：①光 越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压 UC应与光的强弱有关 ；②不管光的频率如何， 只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出 表面，不应存在截止频率 ；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。
只由金属决定
Ek h W 0
W0 ch
由光的频率和金属决定 只由金属决定
U h W0 C e e 由光的频率和金属决定
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”
△光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强 度无关。
△入射光的频率减小到某一数值υc时，不会发生光电效应 现象。υc为截止频率（极限频率）(最低频率）
△光电效应现象的条件：υ≥ υc
△截止频率与被照金属有关。不同金属截止频率不同。
●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。
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无 法用经典的波动理论来解释光电效应。
四.爱因斯坦的光电效应方程
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，光本 身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子 成为光子。
在空间传播的光不是连续的而是一份一份 的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频
属有关。
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
●解释饱和光电流
n
光的强度：单位时间内照射到金属表面 单位面积上的光子的总能量。
E=n hυ
E：光强
υ:照射光的频率 hυ：一份光子的能量
n：单位时间内照射到金属表面
单位面积上的光子数
一个电子只能吸收一份光子
同一频率的光（υ一定），光越强,E越大，n越大
例题：由密立根实验(Uc和v的关系)计算普朗克常量
由图象求参数的方法： 电源电动势和内阻 （直接求参数） 用单摆测重力加速度 （用图象求平均值）
反馈练习：
1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵 敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一
个角度，如图所示，这时 ( B )
A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电
n 越大 饱和光电流I越大
光电流：单位时间从金属表面射出光电子的总电量
I ne
n ：单位时间从金属表面射出的光电子数
●解释遏止电压和截止频率
EK
Ek＝hν－W0
ν
0
ν0
hν≥ W0时才会发生光电效应现象 －W0
即：ν ≥ W0 /h νc=W0/h——截止频率的存在
EK eUc
U h W0
率成正比。即:E＝hν ，ν 表示光的频率，h
叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳．秒
三.爱因斯坦的光电效应方程
2.光电效应方程
①逸出功：金属表面上的电子逸出 时要克服金属原子核的引力所做功 的最小值。不同金属,其逸出功不同。
②光电效应方程：Ek＝hν－W0
③：最大初动能Ek只与光的频率和金
Ce
e
对于同一种单色光照射同一金属，存在遏止电压。 ——遏止电压的存在
●解释瞬时性
一个电子一次只能吸收一个光子，不需要时间的积累。
光电效应现象中的几个物理量：
光子的能量 h
只由光的频率决定
光电流 饱和光电流
逸出功W0 最大初动能EK
截止频率VC
遏止电压UC
若光的频率的一定，由加速电压决定
若光的频率的一定，由光强成正比
●存在着遏止电压和截止频率
△使光电流减小到0的反向电压Uc为遏止电压。
光电子最大初动能
m V U 1
2 e
2 ec
c
△同一频率光照射，无论光强如何，遏止电压都相同。
△光照频率越高，遏止电压越高。
△遏止电压与光的频率有关，与光的强度无关。
把电源正负极反接
1 2
meV
2 c
：eU光c 电子的能量(光电子的最大初动能）
光电效应规律：
●存在着饱和电流
△光照条件不变（光的颜色和强 度),电流较小时，光电流随着电压的 增大而增大；当电流增大到一定值时， 即使电压再增大，电流也不会增大， 达到一个饱和值（饱和电流）
△入射光的频率一定，饱和电流的 大小与光的强度成正比。
△入射光的频率一定，光越强，单 位时间内阴极发射的光电子数越多
粒 子 性
牛顿微粒说 占主导地位
波动说 渐成真理
一.光电效应现象
光电管
当光(包括不可见光）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。
光电子定向移动形成的电流叫光电流
光电流：单位时间阴极发射的光电子数决定
二.光电效应的实验规律
实验装置
阴
A
极K
阳
极
G
V
观 察
光的粒子性
光电效应 光子
问题：回顾前面的学习，总结人类 对光的本性的认识的发展过程？
光的本性
托马斯·杨
菲涅耳 衍射实验
赫兹 电磁波实验
惠更斯 双缝干涉 波动说 实验
麦克斯韦 电磁说
波 动 性
1690 1672
1801 1814
1864 1888 1905
……….
T/年
牛顿 微粒说
赫兹
爱因斯坦
发现光电效应 光子说
种方法可能使该金属发生光电效应（D ）
A. 增大入射光的强度
B. 增加光的照射时间
C. 改用黄光照射
D. 改用紫光照射
3、三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的
金属a、b、c上，均恰能使金属中逸出光电子。已知三种光
线的波长λ甲>λ乙>λ丙，则A（ ）
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。
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
A、用三种入射光照射金属a ，均可发生光电效应 B、用三种入射光照射金属c ，均可发生光电效应 C、用入射光甲和乙同时照射金属c，可能发生光电效应 D、用入射光甲照射金属b ，可能发生光电效应
△精确测量表明产生电流的时间不超过10－9 秒，即光 电效应几乎是瞬时的。
三.光电效应解释中的疑难
按照光的电磁理论，应得出以下结论：①光 越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压 UC应与光的强弱有关 ；②不管光的频率如何， 只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出 表面，不应存在截止频率 ；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。
只由金属决定
Ek h W 0
W0 ch
由光的频率和金属决定 只由金属决定
U h W0 C e e 由光的频率和金属决定
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”
△光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强 度无关。
△入射光的频率减小到某一数值υc时，不会发生光电效应 现象。υc为截止频率（极限频率）(最低频率）
△光电效应现象的条件：υ≥ υc
△截止频率与被照金属有关。不同金属截止频率不同。
●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。
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无 法用经典的波动理论来解释光电效应。
四.爱因斯坦的光电效应方程
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，光本 身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子 成为光子。
在空间传播的光不是连续的而是一份一份 的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频
属有关。
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
●解释饱和光电流
n
光的强度：单位时间内照射到金属表面 单位面积上的光子的总能量。
E=n hυ
E：光强
υ:照射光的频率 hυ：一份光子的能量
n：单位时间内照射到金属表面
单位面积上的光子数
一个电子只能吸收一份光子
同一频率的光（υ一定），光越强,E越大，n越大
例题：由密立根实验(Uc和v的关系)计算普朗克常量
由图象求参数的方法： 电源电动势和内阻 （直接求参数） 用单摆测重力加速度 （用图象求平均值）
反馈练习：
1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵 敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一
个角度，如图所示，这时 ( B )
A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电
n 越大 饱和光电流I越大
光电流：单位时间从金属表面射出光电子的总电量
I ne
n ：单位时间从金属表面射出的光电子数
●解释遏止电压和截止频率
EK
Ek＝hν－W0
ν
0
ν0
hν≥ W0时才会发生光电效应现象 －W0
即：ν ≥ W0 /h νc=W0/h——截止频率的存在
EK eUc
U h W0
率成正比。即:E＝hν ，ν 表示光的频率，h
叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳．秒
三.爱因斯坦的光电效应方程
2.光电效应方程
①逸出功：金属表面上的电子逸出 时要克服金属原子核的引力所做功 的最小值。不同金属,其逸出功不同。
②光电效应方程：Ek＝hν－W0
③：最大初动能Ek只与光的频率和金
Ce
e
对于同一种单色光照射同一金属，存在遏止电压。 ——遏止电压的存在
●解释瞬时性
一个电子一次只能吸收一个光子，不需要时间的积累。
光电效应现象中的几个物理量：
光子的能量 h
只由光的频率决定
光电流 饱和光电流
逸出功W0 最大初动能EK
截止频率VC
遏止电压UC
若光的频率的一定，由加速电压决定
若光的频率的一定，由光强成正比
●存在着遏止电压和截止频率
△使光电流减小到0的反向电压Uc为遏止电压。
光电子最大初动能
m V U 1
2 e
2 ec
c
△同一频率光照射，无论光强如何，遏止电压都相同。
△光照频率越高，遏止电压越高。
△遏止电压与光的频率有关，与光的强度无关。
把电源正负极反接
1 2
meV
2 c
：eU光c 电子的能量(光电子的最大初动能）
光电效应规律：
●存在着饱和电流
△光照条件不变（光的颜色和强 度),电流较小时，光电流随着电压的 增大而增大；当电流增大到一定值时， 即使电压再增大，电流也不会增大， 达到一个饱和值（饱和电流）
△入射光的频率一定，饱和电流的 大小与光的强度成正比。
△入射光的频率一定，光越强，单 位时间内阴极发射的光电子数越多
粒 子 性
牛顿微粒说 占主导地位
波动说 渐成真理
一.光电效应现象
光电管
当光(包括不可见光）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。
光电子定向移动形成的电流叫光电流
光电流：单位时间阴极发射的光电子数决定
二.光电效应的实验规律
实验装置
阴
A
极K
阳
极
G
V
观 察
光的粒子性
光电效应 光子
问题：回顾前面的学习，总结人类 对光的本性的认识的发展过程？
光的本性
托马斯·杨
菲涅耳 衍射实验
赫兹 电磁波实验
惠更斯 双缝干涉 波动说 实验
麦克斯韦 电磁说
波 动 性
1690 1672
1801 1814
1864 1888 1905
……….
T/年
牛顿 微粒说
赫兹
爱因斯坦
发现光电效应 光子说