《光的粒子性》课件
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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
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”
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
△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
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
△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。
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
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
一个电子只能吸源自文库一份光子
同一频率的光（υ一定），光越强,E越大，n越大
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
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
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
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
●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）
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
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”
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
△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
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
△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。
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
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
一个电子只能吸源自文库一份光子
同一频率的光（υ一定），光越强,E越大，n越大
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
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
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
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
●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）
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