量子物理学-光电效应与光量子假说20150920
《2. 光电效应与光的量子说》PPT课件(江苏省县级优课)
2、用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴
极逸出时的最大初动能增大应（ D ）
A．改用红光照射
B．增大绿光的强度
C．增大光电管上的加速电压
D．改用紫光照射
3、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 )
答：（1）当入射光频率高于截止频率时，光强 增加，发射的光电子数增多；当入射光频率低 于截止频率时，无论光强怎么增加，都不会有 光电子发射出来。
（2）入射光的频率增加，发射的光电子最 大初动能增加。
一部分消耗在电子逸出功W，另一部分变为光电子
逸出后的动能 1 mv2.由能量守恒可得：
2
h
1 2
mv2
W0
W 为电子逸出金属表面所需做的功，叫逸出功；
0
1 mv2 为光电子的最大初动能。 2
讨论：12 mv2 与遏止电压的关系？
(2)光电效应方程包含了产生光电效应的条件.
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，
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
4、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（ C ）
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
5、在光电效应实验中 （1）如果入射光强度增加，将产生什么结果？ （2）如果入射光频率增加，将产生什么结果？
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效 应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
挑战自我
光电效应与光子量子理论
光电效应与光子量子理论光电效应是指当光照射到金属表面时，会引发电子的产生和释放的现象。
这一现象被广泛应用于无线电通信、照明、太阳能等领域。
在20世纪初，这一现象的解释引发了物理学上的一场革命，即光子量子理论的提出。
光电效应的发现和研究可以追溯到19世纪末。
当时，德国物理学家海因里希·赫兹发现了金属在受到紫外线照射时会释放出电子的现象。
这一发现引发了对于光电效应的广泛研究。
根据经典电磁理论，光的波动性被广泛接受。
然而，经典理论无法解释光电效应中观察到的现象。
根据经典理论，光的能量应当被均匀地吸收，而不会引发电子的释放。
但实际观察到的情况是，只有当光的频率高于某个临界值时，光电效应才会发生。
这与经典理论的预测相矛盾。
为了解释这一现象，阿尔伯特·爱因斯坦在1905年提出了光子量子理论。
根据光子量子理论，光不仅具有波动性，还具有粒子性。
光子是光的微粒，它携带能量，并与物质发生相互作用。
光照射到金属表面时，光子被金属中的电子吸收，其能量被转移给电子。
当光子的能量大于电子与金属结合所需的能量时，电子从金属中解离出来。
这就是光电效应的起源。
光子量子理论的提出极大地推动了光学和量子物理学的发展。
这一理论提供了对光电效应和其他一系列光学现象的准确解释，并为之后量子力学的发展奠定了基础。
光子量子理论的重要性不仅在于解释光电效应，它还为我们理解光与物质相互作用的本质提供了关键洞察。
通过光子量子理论，我们可以理解电子在固体中的行为，从而推动了半导体材料的发展与应用。
光电效应和光子量子理论的应用远不止于此。
在现代无线电通信中，光电效应被广泛应用于光纤通信技术中，实现高速、高带宽的数据传输。
在照明技术中，通过光电效应，我们可以制造出高效节能的LED灯。
光电效应还是太阳能电池的基础，通过将光子能量转化为电能，实现对太阳光的利用。
总的来说，光电效应和光子量子理论的研究和应用发展，极大地推动了现代科学与工程的进步。
光电效应发现与量子假设的提出
光电效应发现与量子假设的提出1905年，德国物理学家爱因斯坦通过对光电效应现象的研究，提出了著名的光电效应理论，进而引出了量子假设。
这一重要的思想突破在当时引起了极大的关注，并为后来量子力学的发展奠定了坚实的基础。
光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的电子会发生反应，从而产生电子流。
早在19世纪末，人们已经意识到了这个现象的存在，但对其本质却知之甚少。
直到1902年，德国物理学家Lenard进行了一系列的实验研究，进一步揭示了光电效应的规律。
根据实验结果，当照射光的频率超过一定的阈值时，光电效应才会发生。
而光电子的动能与光的频率成正比，与光的强度无关。
这一规律引发了爱因斯坦的注意，并因此提出了他的光电效应理论。
爱因斯坦提出的理论基本观点是：光是由具有离散能量的粒子（后来被称为光子）组成的。
当光子与金属表面的电子发生碰撞时，光子的能量被传递给电子，使其脱离金属原子。
这一观点突破了当时物理学界对光的传统观念，激发了后来量子力学的发展。
爱因斯坦的理论得到了实验证实，为光电效应的解释提供了恰当的描述。
随着物理学家对光电效应的深入研究，又有多位科学家为理解光电效应作出了重要贡献。
其中，意大利物理学家恩里科·费米对电子的能量分布函数的研究成果具有重大的意义。
通过费米的研究，人们进一步了解了光电效应的性质和规律。
针对光电效应的研究，光量子假设的提出也起到了重要的作用。
德国物理学家普朗克在推导黑体辐射的公式时，假设光的能量是由离散的粒子组成的。
他认为，光的能量是与其频率成正比的。
这一假设引发了物理学界的广泛争议，但却能很好地解释实验结果。
事实上，这一光量子假设为后来量子力学的发展和应用打下了基础。
从此，光被理解为一种既有波动性又有粒子性的电磁辐射。
通过光电效应的发现与量子假设的提出，我们开始逐渐认识到，微观世界与我们熟悉的宏观世界有着截然不同的规律和行为。
实验结果表明，光的行为既具有波动性又具有粒子性，这对传统物理学理论提出了挑战。
第1节 量子概念的诞生 第2节 光电效应与光量子假说
第1节量子概念的诞生第2节光电效应与光量子假说学习目标核心提炼1.了解黑体辐射及能量子概念，知道黑体辐射的实验规律。
3个概念——黑体黑体辐射能量子4个光电效应规律——截止频率光强与光电流的关系最大初动能与入射光频率的关系瞬时性1个光电效应方程——hν＝12m v2＋A2.知道普朗克提出的能量子假说。
3.了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法。
4.知道光电效应方程及其意义，感受科学家在面对科学疑难时的创新精神。
一、热辐射、黑体与黑体辐射1.热辐射：我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，辐射强度随波长的分布与物体的温度有关。
2.黑体：能够全部吸收外来电磁波而不发生反射的物体。
3.一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
4.黑体辐射：加热腔体，黑体表面就向外辐射电磁波的现象。
思考判断(1)只有高温物体才能辐射电磁波。
()(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。
()(3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。
()答案(1)×(2)√(3)√二、能量子1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常数。
h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
3.能量子提出的意义：打破了一切自然过程都是连续变化的经典看法，第一次向人们展示了自然界的非连续特性。
思考判断(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。
()(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。
()答案(1)√(2)√三、光电效应1.光电效应：当光照射在金属表面上时，金属中的电子吸收光的能量而逸出金属表面的现象。
2.光电子：光电效应中发射出来的电子。
3.光电效应的四个特征(1)发生条件：对于给定的光电阴极材料，都存在一个截止频率ν0，只有超过截止频率ν0的光，才能引起光电效应。
光电效应与量子效应
光电效应和量子效应是经典物理学到量子物理学的过渡。
在经典物理学中，人们认为光是一种经典的波动现象，而电子则被认为是经典的粒子。
然而，随着科学技术的发展，人们逐渐发现一些无法用经典物理学解释的现象。
其中两个重要的现象就是光电效应和量子效应。
光电效应最早由德国物理学家赫兹于1887年发现。
他在实验中发现，当紫外线照射到金属表面时，会产生电子的发射现象。
这就是光电效应。
进一步的研究表明，光电效应与光子的能量有关。
当光子的能量大于金属对应的电离能时，光子能将金属表面的电子打出，并且电子的动能与光子的能量有关，而与光强无关。
这一现象无法被经典物理学解释，因为根据经典的波动理论，光的能量与其强度成正比。
在几何光学中，光线被视作经典的传播波动，其能量被认为是连续的。
然而，光电效应的发现表明光的能量是分子化的，这就引出了量子效应的概念。
量子效应是指微观粒子的行为不再遵循经典物理学的规律，而是遵循量子力学的规律。
量子力学是一种描述微观世界行为的理论。
在量子力学中，光被认为是由一个个离散的能量单元组成的，这些能量单元被称为光子，能量的大小取决于光的频率。
相应地，电子被认为是同时具有粒子和波动性的粒子，其运动状态由波函数来描述。
量子力学中的波函数可以获得电子的定域概率分布，从而解释了光电效应中电子的发射现象。
光电效应和量子效应的发现和研究在物理学上产生了革命性的影响。
这些实验证明了光的能量是离散化的，这与经典物理学中的连续性理论相抵触。
这些实验证明了微观粒子的行为不再受经典物理学的规律约束，引出了一种全新的物理学——量子力学。
量子力学的发展不仅推动了科学技术的进步，而且也深刻影响了哲学和思维模式的转变。
总之，光电效应和量子效应是经典物理学到量子物理学的一个飞跃。
光电效应的发现引出了量子效应的概念，证明了光的能量是分子化的，也表明了微观粒子的行为不再受经典物理学的规律约束。
这些现象的发现促成了量子力学的建立，推动了科学技术的进步，也深刻影响了人们对世界的认识。
第2节 光电效应与光量子假说
答案: 1. λ< λ0 ,ν>ν0 2.
1 2 mv = hν − A 2 2 2
能
hν 0 = A
2.65×10-19 J
2 3. eU = 1 mv A − 1 mv 2
6.01×10-19 J
4. 最大动能6.01×10-19 J
光照越强, 光照越强,单位时间内发出的光子数 越多. 越多.
二、光电效应的特征: 光电效应的特征:
ｅ
1.存在截至Байду номын сангаас率ν0(极限频率) 截至频率ν 截至频率 2.光电流强度由光强决定. 3.光电子的最大初动能与入射光频率呈线性关系. 4.发生时间短(10-9s).
阅读课本p (光的波动说的困难 阅读课本p76)
三、光量子假说
1.光子能量： ε=hν
光电方程
第 2节
光电效应
光量子假说
一、光电效应
1.光电效应：光照射金属表面，使物体发射电子的现象 1.光电效应： 光电效应 2.光电子 光电子： 光电效应中从金属中飞出来的电子。 光电子 3.光电流 光电流： 光电子定向移动形成的电流。 光电流 4.最大初动能 最大初动能： 光电子从金属逸出时的动能。 最大初动能
1905年 （爱因斯坦 1905年）
1 2 2.光电方程： hν = mv + A 2
光子能量 最大初 动能 逸出功
3.截至频率:
A ν0 = h
一光电管的阴极用红限波长λ0=500nm的钠制成,用波长 λ=300nm的紫外线射向阴极,光电管阳极A和阴极k之间的电 势差U=2.1V，求： 1.光电效应能否发生？ 2.若能发生，则其最大初动能是多少？ 3.光子到达阳极时的最大动能是多大？ 4.若电势差不变，入射光的强度增为原来的3倍，此时光电 子到达阳极的最大初动能是多少？
2光电效应与光量子假说
1888年，霍瓦(Hallwachs)发现金 属板被紫外光照射会放电。
用弧光灯照射擦 得很亮的锌板
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
一、光电效应
1.什么是光电效应
当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。
2.光电效应的实验规律
光电效应实验 光线经石英窗照在阴 极上，便有电子逸出---光电子。
②当光电流出现时，光电流的大小由光强决定， 光强越大，光电流越大； ③从阴极发出的光电子的最大初动能与入射光 的频率成线性关系； ④光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电子逸 出所需时间<10-9s。
经典理论无法解释光电 效应的实验结果。
书
3.爱因斯坦的光量子假设
1.内容 光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现， 而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的 光是由大量能量为 =h 光子组成的粒子流，这些 光子沿光的传播方向以光速 c 运动。 2.爱因斯坦光电效应方程 在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一 部分消耗在电子逸出功A，另一部分变为光电子逸出后 的动能 Ek 。由能量守恒可得出： hν E A
0
h
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
ห้องสมุดไป่ตู้
k
A 为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功； 1
Ek me v 2 2
为光电子的最大初动能。
爱因斯坦对光电效应的解释： 1. 光强大，光子数多，释放的光电子也 多，所以光电流也大。 2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属 表面逸出，所以不需时间的累积。
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铯
钠
锌
银
铂
f0/(1014Hz) 4.55
6.00
8.07
11.5
15.3
0 /nm
660
5能 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。
由美国、俄罗斯、欧洲、日本和加拿大共同出资建造的国际空间站上安装了价值6亿美元、长74 m的太阳能电池板，共装了6.
电 效 应 ， 必 须 有 一 个 最 低 1900年，德国物理学家普朗克(1858-1947)在研究物体热辐射的规律时发现，只有认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份
地进行的，理论计算的结果才能跟实验事实相符。
（4） 光电流的大小
按图装置，用一定强度的光照射K，电流表中有一定 读数，这时改变 K、A 之间的电压，使其增大，电流表显 示的光电流在增大。但是，当K、A间电压足够大后，电 流表读数不再改变，这就是饱和光电流。即使升高电压， 电流也不会再增大。
此时若再增大入射光的强度， 光电流会随之增大。
实验结论当: 入射光的频率大 于截止频率时，光电流与入射 光的强度成正比。
各种电信号对光波进行调制后，通过光纤进行传输的通信方式，称光纤通信。
（3） ( 1 ) 传真机
这个学说被称为光子说。
光电效应产生的时间；
（4） 光电流的大小。
（1）产生光电效应的条件
如 图 所 示 ， 不 同 单 色 光 弧光灯 该现象用光的波动理论是无法解释的，这就不得不使人们对光的本性进行思考，从而为物理学的发展开拓了新的领域。 照 射 不 同 金 属 ， 要 产 生 光 就在赫兹用实验证实麦克斯韦的电磁场理论的时候，也发现了另一种物理现象——光电效应。
光量子假说解释光电效应
光量子假说解释光电效应
人类对于光的研究历史已经很悠久了，曾有不少科学家研究过光的特性，在19世纪90年代，德国的物理学家爱因斯坦首先提出了“光量子假说”，用以解释光的电效应。
爱因斯坦指出，光光子是由普朗克之子定律所述的波动性的，而光的散射，吸收和发射是由光子的粒子性质造成的，这种粒子性质依赖于普朗克之子定律及该定律所引起的光子的随机性。
因此，爱因斯坦称光量子假说为“粒子”模型，它以光子作为基本单位，以量子解释与光有关的现象。
爱因斯坦用光量子假说可以解释光电效应，这是由静电场和磁电场引起的一种物理现象，它表明光是有能量的，可以被磁力场吸收。
爱因斯坦表明，当光子进入物体时，它会被磁力场中的磁矩所吸收，从而产生电子的动能。
爱因斯坦的光量子假说不仅解释了光电效应，也解释了萤光效应、荧光效应，以及原子间的能量转换机制，也可以用于解释光的行为，如干涉、衍射和折射等。
随着高能物理仪器的发展，爱因斯坦的光量子假说进一步得到了证实，现代量子力学已在精确的数学模型和系统中成功地解释了光的电效应。
光量子假说也被应用于大规模衍射实验，以解释一些物理现象。
有证据表明，光量子假说不仅可以用于解释光的电效应，也可以用于解释一些量子物理现象。
上述可以看出，光量子假说对于解释光电效应及量子物理学具有
重要意义，它为物理学家们提供了许多有用的信息。
爱因斯坦的光量子假说也受到了众多学者的赞誉，它一直是研究物理学和光学领域的重要参考。
总而言之，爱因斯坦的光量子假说是一种有效的解释光电效应的理论，在现代物理学中也有重要的作用。
它给理解物理学提供了重要的参考，也为量子物理学的进一步研究奠定了坚实的基础。
普朗克能量子假设和光电效应
（3）遏止电势差 U 0
使光电流降为零
U0
所外加的反向电势差
称为遏止电势差 U 0 ， 对不同的金属，U 0 的
量值不同.
O 0
Cs Zn Pt
遏止电势差与入射光频率具有线性关系.
（4） 瞬时性
3 经典理论遇到的困难 红限问题
按经典理论,无论何种频率的入射光,只 要强度足够大，就能使电子逸出金属. 与实 验结果不符.
例1 一半径为 1.0103 m 的薄圆片，
距光源1.0 m . 光源的功率为1W，发射波长 589 nm的单色光 . 假定光源向各个方向发射 的能量是相同的，试计算在单位时间内落在
薄圆片上的光子数 .
解 S π (1.0103 m)2 π 106 m2
E
P
S 4πr2
单色辐出度的峰值波长 m 483 nm，试由
此估算太阳表面的温度.（3）以上两辐出度
之比为多少？
解 （1）由维恩位移定律
m
b T1
2.898103 293
nm
9 890 nm
（2） 由维恩位移定律 b 2.898103
T2 m 483109 K 6 000 K
（1）单色辐射出射度 单位时间内从物
体单位表面积发出的频率在 附近单位频率
区间内的电磁波的能量.
M (T ) 单位： W m-2 Hz-1
M (T ) 单位： W m-3
（2）辐射出射度
单位时间，单位面积上所辐射出的各种 频率（或各种波长）的电磁波的能量总和.
M (T ) 0 M (T )d
4
** *
*
教科版高中物理选修(3-5)第四章 第1.2节《量子概念的诞生 光电效应与光量子假说》ppt课件
)
解析：选B.光子是能量粒子，不会静止下来，
光电子是电子，是实物粒子，可静止，可运动 ，光电子是金属吸收光子后发射出的电子，光 子不带电，真空中速度等于光速c，而电子带负 电，真空中亦可静止，故B正确，A、C、D错 误．
带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来
的电子，带负电，光子是光电效应的因，光电子
是果．
2．光电子的动能与光电子的最大初动能 光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量， 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 ．
二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的 历史意义 1．能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸 收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的 整数倍．即：能的辐射或者吸收只能是一份一份 _________ 能量子． 的．这个不可再分的最小能量值ε叫做__________ 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率 6.626×10－34 s(一般 ，h称为普朗克常量．h＝_____________J· 取h＝6.63×10－34 J· s) 3．能量子概念的引入，解决了黑体辐射问题， 向人们展示了自然过程的非连续特性，标志着量 子论的诞生．
而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入 射光频率大于截止频率时才会发生光电效应．
第四章 2 光电效应与光的量子说
2光电效应与光的量子说1.入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,那么()A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D.有可能不发生光电效应解析:发生光电效应几乎是瞬时的,所以A项错;入射光强度减弱,说明单位时间内的入射光子数目减少;频率不变,说明光子能量不变,逸出的光电子最大初动能也就不变,B项错;入射光子数目减少,逸出的光电子的数目也就减少,故C项正确;入射光照射到某金属表面上发生光电效应,说明入射光的频率高于这种金属的极限频率,只要入射光频率一定就能发生光电效应,故D项错.答案:C2.(多选)右图是光电效应中光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图像.从图中可知()A.E k与ν成正比B.入射光频率必须大于或等于截止频率νc时,才能产生光电效应C.对同一种金属而言,E k仅与ν有关D.E k与入射光强度成正比解析:由E k=hν-W0知B、C正确,A、D错误.答案:BC3.(多选)光电效应的实验结论是对于某种金属()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的频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大mv max2=hν-W,频率ν越高,光电解析:根据光电效应规律可知A正确,B、C错误.根据光电效应方程12子的最大初动能就越大,D正确.故正确选项为A、D.答案:AD4.硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,下列表述正确的是()A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析:电池是把其他形式的能转化成电能的装置,而硅光电池是把光能转化为电能的一种装置,A对;吸收了光子能量的电子只有一部分能逸出,B错;逸出光电子的最大初动能E k=hν-W与入射光频率有关,C错;频率低于极限频率的光不能在硅光电池上产生光电效应,D错.故正确选项为A.答案:A5.(多选)用如图所示的装置研究光电效应现象.当用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表G的示数不为零;移动变阻器的滑片c,发现当电压表的示数大于或等于1.7 V 时,电流表示数为0,则下列说法正确的是()A.光电子的最大初动能始终为1.05 eVB.光电管阴极的逸出功为1.05 eVC.当滑片向a端滑动时,反向电压增大,电流增大D.改用能量为2.5 eV的光子照射,移动变阻器的滑片c,电流表G中也可能有电流解析:由爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0可知,同种金属的逸出功相同,所以光电子逸出后的初动能取决于获得的能量,A错误;当电压表示数大于或等于1.7 V时,电流表无示数,说明遏止电压为1.7 V,由eU=1mv2,可求得光电管的逸出功为1.05 eV,B正确;若光的频率不变,反向电压大于遏止电压后电2路中就不再有电流,C错误;当入射光频率超过截止频率,且反向电压小于遏止电压,电路中就会有电流,D正确.答案:BD6.图甲是光电效应的实验装置图,图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像,下列说法不正确的是()甲乙A.由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大B.由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说,其遏止电压只由入射光的频率决定C.遏止电压越大,说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大D.不论哪种颜色的入射光,只要光足够强,就能发生光电效应解析:由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和光电流越大,故A说法正确;根据光电效应方程可得E km=hν-W0=eU c,可知入射光频率越大,最大初动能越大,遏止电压越大,可知对于确定的金属,遏止电压与入射光的频率有关,故B说法正确;根据最大初动能E km=eU c中,遏止电压越大,说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大,故C说法正确;发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率,与入射光的强度无关,故D说法错误.答案:D7.小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.(1)图甲中电极A为光电管的(选填“阴极”或“阳极”);(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率νc=Hz,逸出功W0= J;(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz,则产生的光电子的最大初动能E k= J.解析:(1)在光电效应中,电子向A极运动,故电极A为光电管的阳极.(2)由题图可知,铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz,逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014 J≈3.41×10-19 J.(3)当入射光的频率为ν=7.00×1014 Hz时,由E k=hν-hνc得,光电子的最大初动能为E k=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014 J≈1.23×10-19 J.答案:(1)阳极(2)5.15×10143.41×10-19(3)1.23×10-198.铝的逸出功为4.2 eV,现用波长200 nm的光照射铝的表面.已知h=6.63×10-34 J·s,求:(1)光电子的最大初动能;(2)遏止电压;(3)铝的截止频率.解析:(1)根据光电效应方程E k=hν-W0有E k=ℎcλ-W0=6.63×10-34×3.0×108200×10-9J-4.2×1.6×10-19 J=3.225×10-19 J.(2)由E k=eU c可得U c=E ke =3.225×10-191.6×10-19V=2.016 V.(3)由hνc=W0得νc=W0ℎ=4.2×1.6×10-196.63×10-34Hz=1.014×1015 Hz.答案:(1)3.225×10-19 J(2)2.016 V(3)1.014×1015 Hz。
光量子假说解释光电效应
光量子假说解释光电效应近几百年来，研究和发现光以及它的用途，一直是人类最令人惊叹的事情之一。
光是无限宝藏，其用途包括通信，获取能量，促进化学反应，诊断和治疗家畜疾病，以及智能机器人的操作。
然而，尽管研究者们致力于深入了解光的性质，而其中最令人惊讶的发现之一是光电效应。
光电效应是指光入射到一定金属表面时，其中的电子会被光的能量激活，然后从金属表面上脱离出去。
具体而言，当光射入到金属表面上时，通过物理和化学释放出一个介子，这个介子可以把光能量转换成电能量，从而把绑定在金属表面上的电子脱落下来。
光电效应的发现，彻底改变了人们理解光的结构以及它影响物质的方式。
这种发现也引出了一个问题，即光是以什么方式能够与物质相互作用？为了能够解决这一问题，1905年，物理学家爱因斯坦提出了一种新的假说，即光是由一系列的小粒子，即光量子组成的。
考虑到光量子本质上是由能量而不是物质组成的，因此它们可以以某种形式被释放出来，而不是存在于物体内部。
因此，在光量子假说中，当光射入到一定的金属表面时，光量子会被释放并被电子吸收，从而产生光电效应。
此外，光量子假说也对理解光的电磁波的能量和物质的关系有重要的帮助。
在电磁波的相关理论中，光被认为是一种电磁波，由电和磁场组成。
在这种理论中，光的能量和物质是互相独立的，而光量子假说提供了一种新的概念，即光的能量也可以被转化成物质。
最后，光电效应也为天文学研究提供了重要资源，因为它允许天文学家们探测到星球以外的物质，探索宇宙的构成以及学习各种天体的性质。
总之，光电效应对于现代科学的发展至关重要，而光量子假说则为解释这种谜团提供了解答。
究其根源，光电效应和光量子假说解释了光电效应的出现，也为科学的发展奠定了基础。
未来，人们将继续探索光的奥秘，以更深入的了解来推动光的研究，从而成就更大的事业。
光量子假说的名词解释
光量子假说的名词解释当我们谈论光的时候，我们通常会想到它是由光子构成的，这些微小的粒子以一种粒子波动二象性的方式行为。
然而，这种观点的确立并非一蹴而就，而是经历了许多科学家的实验和理论推理。
在20世纪初，爱因斯坦提出了光量子假说，它对于解释光的微粒特性和能量传播提供了重要的解释。
那么，光量子假说是什么意思呢？光量子假说是指光以离散的、离散能量量子的形式传播的观点。
这意味着光被认为是以一个一个的光子的形式传播，而非连续的波动。
光子是光的最小能量单元，具有一定的能量和动量。
当光与物质相互作用时，光子的能量可以被吸收或发射。
这种现象可以用量子力学的框架来解释，而光的波动性则被解释为光的原子粒子性。
光量子假说对于解释光的一些奇特现象非常重要，例如光电效应。
光电效应是指当光照射到某些材料表面时，会导致电子被释放出来。
据光量子假说，光的能量以量子的形式传递给物质，当光的能量大于或等于材料电子的结合能时，电子就会被释放出来。
另一个重要的应用是光的散射现象。
散射是指光在碰撞或通过物质时改变传播方向和频率的现象。
光量子假说提供了对光的散射现象的解释。
光子与物质中的原子或分子相互作用，在经历散射前后改变了动量和能量。
这种解释有助于我们理解为什么蓝天看起来更亮，以及太阳在日落时为什么呈现红色。
另一个相关的概念是光量子的波粒二象性。
根据光量子假说，光既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性。
这种二象性在光的干涉和衍射现象中得到体现。
干涉是指两个或多个光波叠加形成明暗相间的干涉条纹，而衍射则是光通过狭缝或物体边缘时产生弯曲和偏折的现象。
这些现象都可以通过光的波动性和粒子性相互作用来解释。
光量子假说的发展对于量子力学的发展有着深远的影响。
它推动了对于光和物质相互作用本质的研究，也为量子力学的形成和发展提供了重要的基础。
现今，我们已经能够利用光量子的观念来实现很多实际应用，如激光技术、光通信和量子计算等。
总结来说，光量子假说是指光以离散的能量量子的形式传播的观点。
光电效应与光量子假说说课稿
光电效应与光量子假说说课稿光电效应与光量子假说说课稿各位老师下午好，我是北京十中高三物理教师孔祥英，我今天说课的题目是光电效应与光量子假说。
它是教科版选修3-5 第四章波粒二象性中的第二节内容。
我说课的内容包括以下四个方面:一、教材的地位和作用;二、教学三维目标 ;三、教学重点难点分析;四、教学过程和教学流程。
首先来说第一个方面的内容:本课内容在旧教材中是放在光的本性一章中的，而新教材却把它放在了近代物理初步中波粒二象性的章节，并且放在了量子概念诞生之后第二节，这就使它在知识方面，有了两个作用:首先光电效应使人们认识了光的波动学说并不能全面解释光的本性，光还具有粒子性，为第三节光的波粒二象性打下了基础;其次光电效应的解释应用了量子理论中的能量子概念，是第一节中提出的能量子概念的应用和发展，所以本节课在知识上起到了承上启下的作用。
更重要的是本课还是有着厚重的物理学科文化积淀，是物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材。
鉴于教材的以上特点我设计了以下的三维教学目标:(一)知识与技能:1、通过观察实验总结光电效应的规律;2、通过对光电效应的解释了解光量子假说，理解光电效应方程(3、会用光子说解释光电效应现象(4、会用光电效应方程解决简单问题(二)过程与方法:1、经历“探究光电效应规律”的过程，获得探究活动的体验。
2、尝试发现波动理论面对光电效应规律遇到的困难。
4、通过光子假说和光电效应方程的提出，体会假说法在物理学中的作用3、领略“观察、实验??提出假说??实验验证??新的假说……”的物理学研究方法。
(三)情感态度价值观:1、培养学生勇于创新，实事求是的科学态度2、体验探索自然规律的艰辛和喜悦教学重点和教学难点我是这样分析的。
根据认知理论学生的学习过程就是学生把头脑中原有的知识结构与新知识相互作用，把新知识融汇到原有知识结构中去的过程。
若学生原有认知结构有缺陷就会造成认知障碍。
光电效应与量子说
确的是___A__C_____。
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和 光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率， 始终有光电流产生
（2013年上海）当用一束紫外线照射装在
原不带电的验电器金属球上的锌板时，发 生了光电效应，这时发生的现象是（ B ） A．验电器内的金属箔带正电 B．有电子从锌板上飞出来 C．有正离子从锌板上飞出来 D．锌板会吸附空气中的正离子
四、光量子的提出
普朗克
在1900年研究物体热 辐射的规律时发现，只有 假定电磁波的发射和吸收 不是连续的，而是一份一 份地进行的，计算的结果 才能和试验结果是相符。 这样的一份能量叫做能量 子，每一份能量子等于hν， ν为辐射电磁波的频率
爱因斯坦
后来，爱因斯坦在普朗克 量子化理论的启发下，提出了 光子学说．
3、增大电压时，电流表读数变大，但有最大值， 即达到饱和电流，对应电压达到饱和电压。
二、光电效应的规律
室内观察太阳能演示仪小灯炮亮暗 现象：
光电效应的规律
光电效应的规律
1、任何一种金属，都存在极限频率（截止频率）V0，
只有当入射光V>V0，才能发生光电效应．
2、当V> V0，时光强越大，光电流越大 3、从阴极发出的光电子最大初动能与入射光频率 成线性关系 4、光电效应的发生几乎是瞬时的（约10-9s）．
爱因斯坦光电效应方程
1、逸出功W： 电子脱离某种金属时，克服阻力做功的
最小值，叫逸出功。（ 用 W 表示） 2、爱因斯坦光电效应方程：
Ek h W
最大初动能
最小值
入射光频率与最大初动能关系
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一、光电效应的实验规律
1、光电效应
光照射在金属及其化合物的表面上发射电子的现象称为光电效应（photoelectric effect ）。
实验装置为光电管，在阴极金属表面逸出的电子称为光电子（photoelectron ），电路中出现的电流形成光电流（photocurrent ）。
2、实验规律：
（1）饱和光电流：电流强度随光电管两端电压的增加而增加，在入射光强一定时光电流会随U 的增大而达到一饱和值i m ，且饱和电流与入射光强I 成正比。
（2）遏止电压：将光电管上的电压反向，电子的运动受到抑制，实验发现当反向电压不太大时仍有光电流存在，这说明从阴极发射的光电子具有一定的初速度，当反向电压大到一定数值U a 时光电流完全变为零，称U a 为遏止电压。
显然电子有初动能与U a 之间有关系
a eU m =2v 2
1
（3）红限（截止）频率：当入射光的频率改变时遏止电压随之改变，实验发现两者成线性关系
0U K U a -⋅=ν
只有当入射光频率ν大于一定的频率ν0时，才会产生光电效应，ν0称为截止频率或红限频率。
Ua
从不同材料的U a -ν曲线可看出：不同材料的图线的斜率相同，但在横轴上的截距不同。
说明K 与金属材料种类无关，但U 0与金属材料种类有关。
（4）光电效应瞬时发生的：当入射光无论如何弱，光电子在光照射的瞬间可产生，驰豫时间不超过10-9秒。
二、爱因斯坦的光量子假设
1、经典物理学所遇到的困难
金属表面对电子具有束缚作用，电子脱离金属表面所需要的能量，所需的最少能量称为逸出功，用 A 表示，显然有
A eU A m E a photon +=+=2v 2
1 其中E photon 为吸收的电磁波能量。
按照光的经典电磁理论：光波的强度与频率无关，电子吸收的能量也与频率无关，不存在截止频率！若用极微弱的光照射，阴极电子积累能量达到逸出功A 需要一段时间，光电效应不可能瞬时发生！
2、爱因斯坦光量子假设（1905年）
为了解释光电效应，爱因斯坦假设：
（1）光是由一颗一颗的光子（光量子）组成，每个光子的能量与其频率成正比，即
ν⋅=h E
（2）一个光子只能整个地被电子吸收或放出，光量子具有“整体性”。
（3）根据能量守恒定律，电子在离开金属面时具有的初动能
A eU A m h a +=+=2v 2
1ν 上式即为光电效应方程。
利用爱因斯坦光电方程可以解释光电效应的瞬时性问题和红限频率问题。
3、光电效应的实验验证
Millikan 极力反对爱因斯坦的光子假说，花了十年测量光电效应，得到了遏止电压和光子频率的严格线性关系
()⎩
⎨⎧==⇒-==eK h eU A U K e eU m a m 002v 21ν 由直线斜率K 的测量可以确定（光电效应）普朗克常数。
爱因斯坦年由于他在光电效应方面的工作而获1921年诺贝尔物理学奖；R. A. Millikan （密立根），1923诺贝尔物理学奖得主，研究元电荷和光电效应，通过油滴实验证明电荷有
最小单位。
4、光电效应的应用
（1）光电管：光信号→电信号，用于光信号的记录、自动控制等。
（2）光电倍增管：光信号→电信号，用于弱光电信号的放大，可将光电流放大数百万倍。
三、光的波粒二象性
在有些情况下，光突出显示出波动性（干涉、衍射现象）；而在另一些情况下，则突出显示出粒子性（光电效应）——光有二象性，并有如下关系：
1、能量
νε⋅=h 2、质量
22c h c m νε== 3、静质量
00=m 4、动量
λνεh c h p c m c p ==⇒+=420222。