光电效应-课件ppt课件
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光电效应光电效应ppt光电效应课件
光电效应光电效应ppt光电效应课件光电效应知识背景：1887年，赫兹在证明麦克斯韦波动理论的实验中，首次发现了光电效应。
当时，赫兹注意到，用光特别是紫外光照射处在火花间隙下的电极，会使火花容易从电极间通过。
勒纳于1900年对这个效应也进行了研究，并指出光电效应应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
上图即为实验装置图，入射光通过石英窗照射到金属表面（阴极）时，就有电子发射出来，当有电子到达阳极时，外电路就有电流。
若光电效应应仅此而已，则并没有什么惊奇之处。
事实上，从光电效应的实验中得到的部分结果，用经典的电磁理论却无法解释。
光电效应课件的一些重要的演示结果如下：（1）当发生光电效应时，光照强度不变时，随着电压的增大，电路内的电流也在增大，但是不会无限增大，有一个最大值，这个最大值就是饱和电流。
当光照强度再增大时，饱和电流的值也会相应的增大。
（2）当外加正向电压V足够大时，从阴极发射的电子将全部到达阳极，光电流i达到饱和。
课件演示发现，在入射光频率v一定时，饱和电流i与光强I成正比。
（3）通常即使加上反向电压，回路中还是有电流，但当反向电压大于一临界值时，电流为零，此临界值称为截止电压-V。
课件演示发现：当入射光频率v一定时，同种金属阴极材料的截止电压-V相同，与光强无关。
（4）尽管对特定的金属阴极材料，截止电压-V与光强度I无关，但它与入射频率v成正比。
从课件演示可以看到每一种阴极材料，都分别有确定的截止频率v0，称为观点效应的红线。
入射光频率v必须大于此值，才能产生光电流，否则，不论光强多大，都无光电流。
v0随着阴极材料的不同而改变。
（4）解释上述问题理论基础：1905年，爱因斯坦提出了光子假设。
这个假设认为，当光照到阴极表面时，所发射的一个电子是从一个单一能量量子获得能量。
这种能量量子被称为光子，它的能量与电磁波的频率v有关，大小为ε=hv，h为普朗克常量。
按照爱因斯坦的观点，当光入射到阴极表面时，光子被电子吸收，电子获得了hv的能量。
光电效应-ppt课件
克
份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功
地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究
新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从宏
观领域进入到微观领域，为量子力学的诞生奠定
了基础，牛顿之后物理学最伟大的发现之一。
1918年他荣获诺贝尔物理学奖。
死后他的墓碑上只刻着
他的姓名和 h = 6.62610 ─34 J·s
第4章 第一部分 光电效应
共一课时
一、普朗克黑体辐射理论
一、普朗克黑体辐射理论
1.背景
（1）一切物体都在辐射电磁波，这种辐射跟温度有关叫热辐射。
辐射强度及波长成分的分布随温度变化
（2）黑体：完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射。
黑体向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。
（3）黑体辐射规律
取决于光强
运用光子说
取决与频率
f大，Ek大，Uc大
存在截止频率
hν > W 0
具有瞬时性
电子一次吸收一个光子，无需积累
四、爱因斯坦的光电效应理论
3.理论解释
(1)光强决定光子个数→电子个数→电流大小
(2)光的频率决定能否发生光电效应，最大初动能，遏制电压
4.验证：密立根
一、普朗克黑体辐射理论
2.理论解释：普朗克能量子
（1）能量是不连续的（量子化）
能量
（2）能量是最小能量的整数倍
（3）能量子
ε = hν
红→紫，频率增大，能量增大
经典
量子
一、普朗克黑体辐射理论
Planck 抛弃了经典物理中的能量可连续变化、 普
朗
物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，
提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一
光电效应及其解释ppt课件
②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 ； 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。
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。
二.爱因斯坦的光电效应理论 以普朗克量子假说为基础
4.实验规律： （3）存在截止电压 Uc（遏止电压）
反向电压为Uc时，恰好减速阻止 所有光电子到达A板。 设光电子逸出最大初速度为
由图可知 和 UC 与光的频率有 关，与光强无关！ （4）光电效应具有瞬时性
光电效应的解释中的疑难
按照光的电磁理论，应得出以下结论：
①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 ；
5.1光电效应及其解释
普朗克的能量子说:
带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份地辐射或吸收的， 每一份叫做一个能量子，每一个能量子的能量
ε=hν
h为普朗克常量：h=6.626×10-34J·s
光的本质是什么？
光是电磁波，它能很好地解释光的干涉、 衍射等现象，但是，光的波动说并不能成功地 说明光的所有现象。早在1887年赫兹在做电磁 的实验时，就偶然发现了一个后来被称作光电 效应的现象，这个现象使光的波动说遇到了无 法克服的困难.
康普顿提效应进一步说明光具有粒子性
四.光的波粒二象性 1.光的波动性： 干涉，衍射,偏振
2.光的粒子性：
黑体辐射，光电效 应，康普顿效应
3.光具有波粒二象性 概率波
（1）大量光子体现波动性，少量光子体现粒子性
（2）波长越长，波动性越强，波长越短，粒子性 越强
2.光电效应方程
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。
二.爱因斯坦的光电效应理论 以普朗克量子假说为基础
4.实验规律： （3）存在截止电压 Uc（遏止电压）
反向电压为Uc时，恰好减速阻止 所有光电子到达A板。 设光电子逸出最大初速度为
由图可知 和 UC 与光的频率有 关，与光强无关！ （4）光电效应具有瞬时性
光电效应的解释中的疑难
按照光的电磁理论，应得出以下结论：
①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 ；
5.1光电效应及其解释
普朗克的能量子说:
带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份地辐射或吸收的， 每一份叫做一个能量子，每一个能量子的能量
ε=hν
h为普朗克常量：h=6.626×10-34J·s
光的本质是什么？
光是电磁波，它能很好地解释光的干涉、 衍射等现象，但是，光的波动说并不能成功地 说明光的所有现象。早在1887年赫兹在做电磁 的实验时，就偶然发现了一个后来被称作光电 效应的现象，这个现象使光的波动说遇到了无 法克服的困难.
康普顿提效应进一步说明光具有粒子性
四.光的波粒二象性 1.光的波动性： 干涉，衍射,偏振
2.光的粒子性：
黑体辐射，光电效 应，康普顿效应
3.光具有波粒二象性 概率波
（1）大量光子体现波动性，少量光子体现粒子性
（2）波长越长，波动性越强，波长越短，粒子性 越强
2.光电效应方程
光电效应-PPT
放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的
形式辐射出来，因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。设t时间后放
射性元素的质量均为m，由衰变规律知：
。
m
m
A
(
1 2
)
t T1
mB(
1
t
)T2
,
mA
2 mB
2T2 T1
12
热点五 核反应方程
【例5】［2009年高考天津理综卷］下列说法正确的是( B D )
10
热点三 氢原子光谱
【例3】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发 出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原子自发跃迁时发 出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发
跃迁时最多可发出_6__条不同频率的谱线。
【解析】由于这群氢原子自发跃迁 发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系， 故可判断这群氢原子的最高能级为n=4， 画出氢原子谱线示意图(如图3.5-3-2所示 )可知，这群氢原子自发跃迁时最多可 发出6条不同频率的谱线。
0 1
e
)和2个中微
(2)研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017 s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝
1×1037 J/s)。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果
保留一位有效数字)；
(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。(可能用到的数据：银河系质量约为
N
N
0
(
1 2
t
)
,m
m0
(
1 2
t
)
6
要点六 核能的产生和计算
1.核能的计算方法
光电效应-完整版课件
光的干涉和衍射表明光确实是一种波，光电 效应和康普顿效应无可辩驳地证明了光是 一种粒子，因此说：光是一种波，同时光 也是一种粒子，光具有波粒二象性
• 单个光子表现为粒子性 • 大量光子的运动表现为波动性 • 波长较长、频率较低的光，波动性较显著 • 波长较短、频率较高的光，粒子性较显著 • 光是一种概率波 •一切微观粒子都有波粒二象性
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计 指针偏角将_减___小__ (填增大、减小或不变)；
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出 的黄光照射锌板，静电计指针无偏转．那么，若改用
强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到静电计指针
无______ (填有或无)偏转．
20 返
92年全国高考题 8.已知铯的极限频率为4.545×1014赫，钠的
极限频率为6.000×1014赫，银的为1.153/1015赫， 铂的为1.529×1015赫。当用波长为0.375微米的 光照射它们时，可发生光电效应的是
铯 、钠
。 ______
f=c/λ= 3×108 / 0.375 ×10 – 6 =8 ×1014Hz
21 返回
98年全国高考题
8、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解
解：每秒钟太阳光照到地球上1cm2的能量为
E= 1.4×103 ×1×10-4= 0.14 J
每个光子的能量为
E 1=hγ=6.63 ×10-34 ×5 ×1014
=3.3 ×10 -19 J
∴n=E/ E 1 = 0.14 / 3.3 ×10 -19 =4.2 ×10 17个
9 返回
例4 、 有一小灯泡的规格为“6V 、”，正常 工作时大约有6%的电能转变为可见光，试估 算每一秒钟释放出来的可见光的光子数。
• 单个光子表现为粒子性 • 大量光子的运动表现为波动性 • 波长较长、频率较低的光，波动性较显著 • 波长较短、频率较高的光，粒子性较显著 • 光是一种概率波 •一切微观粒子都有波粒二象性
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计 指针偏角将_减___小__ (填增大、减小或不变)；
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出 的黄光照射锌板，静电计指针无偏转．那么，若改用
强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到静电计指针
无______ (填有或无)偏转．
20 返
92年全国高考题 8.已知铯的极限频率为4.545×1014赫，钠的
极限频率为6.000×1014赫，银的为1.153/1015赫， 铂的为1.529×1015赫。当用波长为0.375微米的 光照射它们时，可发生光电效应的是
铯 、钠
。 ______
f=c/λ= 3×108 / 0.375 ×10 – 6 =8 ×1014Hz
21 返回
98年全国高考题
8、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解
解：每秒钟太阳光照到地球上1cm2的能量为
E= 1.4×103 ×1×10-4= 0.14 J
每个光子的能量为
E 1=hγ=6.63 ×10-34 ×5 ×1014
=3.3 ×10 -19 J
∴n=E/ E 1 = 0.14 / 3.3 ×10 -19 =4.2 ×10 17个
9 返回
例4 、 有一小灯泡的规格为“6V 、”，正常 工作时大约有6%的电能转变为可见光，试估 算每一秒钟释放出来的可见光的光子数。
第4节光电效应光电探测器的噪声和特性ppt课件
对信号特别是微弱信号的正确探测。
• 一个光电探测系统的极限探测能力往往受探测 系统的噪声所限制。
• 所以在精密测量、通信、自动控制等领域，减
小和消除噪声是十分重要的问题。
第一章
（2）光电探测器常见的噪声
• 热噪声 • 散粒噪声 • 产生-复合噪声 • 1/f噪声
光电检测应用基础
第一章
（1）热噪声
光电检测应用基础
• 光电检测器件是利用物质的光电效应把光信号转换成 电信号的器件.
• 光电检测器件分为两大类: –光子(光电子)检测器件 –热电检测器件
第一章
光电检测器件
光电检测应用基础
光子器件
热电器件
真空器件
光电管 光电倍增管 真空摄像管 变像管 像增强管
固体器件
光敏电阻 光电池 光电二极管 光电三极管 光纤传感器 电荷耦合器件
光电检测应用基础
3. 界面p区侧留下固定离化受主负 电荷， n区侧留下固定的离化施 主正电荷；该正负电荷称为空间电荷，存在正负 空间电荷的区域称 为空间电荷区。
4.正--负电荷间产生电场，该电场称为空间电荷区自建电场；
5.自建电场使空间电荷区内的电子和空穴产生与其扩散运动方向相
反的漂移运动；
6. 随扩散运动的进行，空间电荷区正、负电荷量逐渐增加，空间 电荷区逐渐变宽，自建电场也随之逐渐增强，同时电子和空穴的 漂移运动也不断加强;
光电检测应用基础
(7)线性
·线性度：它是描述光电探测器输出信号与输入信 号保持线性关系的程度.
·在某一范围内探测器的响应度若为常数，称这个 范围为线性区
非线性误差：
δ ＝ Δmax / ( I2 – I1) Δmax：实际响应曲线与拟合曲线之间的最大偏； I2 和 I1：分别为线性区中最小和最大响应值。
• 一个光电探测系统的极限探测能力往往受探测 系统的噪声所限制。
• 所以在精密测量、通信、自动控制等领域，减
小和消除噪声是十分重要的问题。
第一章
（2）光电探测器常见的噪声
• 热噪声 • 散粒噪声 • 产生-复合噪声 • 1/f噪声
光电检测应用基础
第一章
（1）热噪声
光电检测应用基础
• 光电检测器件是利用物质的光电效应把光信号转换成 电信号的器件.
• 光电检测器件分为两大类: –光子(光电子)检测器件 –热电检测器件
第一章
光电检测器件
光电检测应用基础
光子器件
热电器件
真空器件
光电管 光电倍增管 真空摄像管 变像管 像增强管
固体器件
光敏电阻 光电池 光电二极管 光电三极管 光纤传感器 电荷耦合器件
光电检测应用基础
3. 界面p区侧留下固定离化受主负 电荷， n区侧留下固定的离化施 主正电荷；该正负电荷称为空间电荷，存在正负 空间电荷的区域称 为空间电荷区。
4.正--负电荷间产生电场，该电场称为空间电荷区自建电场；
5.自建电场使空间电荷区内的电子和空穴产生与其扩散运动方向相
反的漂移运动；
6. 随扩散运动的进行，空间电荷区正、负电荷量逐渐增加，空间 电荷区逐渐变宽，自建电场也随之逐渐增强，同时电子和空穴的 漂移运动也不断加强;
光电检测应用基础
(7)线性
·线性度：它是描述光电探测器输出信号与输入信 号保持线性关系的程度.
·在某一范围内探测器的响应度若为常数，称这个 范围为线性区
非线性误差：
δ ＝ Δmax / ( I2 – I1) Δmax：实际响应曲线与拟合曲线之间的最大偏； I2 和 I1：分别为线性区中最小和最大响应值。
高考物理光电效应 PPT课件 图文
解析：毛皮摩擦过的橡胶棒带负电， 因锌板被紫外线照射后发生光电效
应缺少电子而带正电，故验电器指针的负电荷与锌 板正电荷中和一部分电荷后偏角变小，用红外线照 射验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应， 说明锌板的极限频率大于红外线的频率。
056.08年苏北四市第三次调研试题12-2.(1) 12－2．（1）（选修3－5 ）有关热辐射和光的本性， 请完成下列填空题
黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释， 1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份 不可分割最小能量值组成，每一份称为_能__量__子___. 1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子的观点， 认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表
达式为_______h， 并成功解释了______光__电__效__应__现象
B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C．a光在介质中的传播速度大于b光在介质中的传
播速度 D．如果a光能使某种金属
a
真空
b
发生光电效应，b光也一定能 使该金属发生光电效应
介质
065.08年南京一中第三次模拟13(2)
13．(2) (3-5模块)（3分）如图所示是使用光电管的
原理图。当频率为 的可见光照射到阴极K上时，电
C为粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式
结构模型。
D为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续；
不论在生活中还是网络里，人人都会有朋友。如果没有朋友情，生活就不会有悦耳的和音，就如死水一滩；友情无处不在，它伴随你左右，萦绕在你身边，和你共渡一生。 友情，是雨季中的一把小伞，它撑起了一个晴朗的天空；友情，是风雪之夜的一杯淡茶，它能将寒意驱走，带来温暖；友情，是迷途中的一盏灯，它在你迷失时给你方向……人生漫漫，若能拥有一段地久天长的相知相伴的友情，生命亦无憾。 大千世界，红尘滚滚，一年又一年的风风雨雨，几许微笑，几丝忧伤，随着时间小河的流淌，许多人和事都付之东流去。但有一种人却随着时间的推移，你与ta的交往，如陈年酒香，沁人心肺。你与ta的友情是世上最珍贵的情感。这种友情是一种最纯洁、最高尚、最朴素、最平凡的感情。也是最浪漫、最动人、最坚实、最永恒的情感。 小时候，友情是简单的一个玩伴，是一份哭哭笑笑的天真无邪。儿时的友情是真切的我和你，可以肆无忌惮的吵架，互相赌气撅起的嘴，片刻之后又携手言欢。那时的友情是那一块小小的糖，甜甜的味道，永远留在了儿时的记忆里，无论何时回味起，都是美滋滋的。 长大后，友情是一樽透明的酒杯，举杯邀明月时，对影成三人。失败或落寞时的酒话连篇，ta不会觉得你烦。友情，是伤心不必躲在一个角落悄悄地哭泣，ta默默地陪你，告诉你在哪里跌倒的就在哪里爬起来。于是，成长里有我们友情地久天长的足迹。
应缺少电子而带正电，故验电器指针的负电荷与锌 板正电荷中和一部分电荷后偏角变小，用红外线照 射验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应， 说明锌板的极限频率大于红外线的频率。
056.08年苏北四市第三次调研试题12-2.(1) 12－2．（1）（选修3－5 ）有关热辐射和光的本性， 请完成下列填空题
黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释， 1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份 不可分割最小能量值组成，每一份称为_能__量__子___. 1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子的观点， 认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表
达式为_______h， 并成功解释了______光__电__效__应__现象
B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C．a光在介质中的传播速度大于b光在介质中的传
播速度 D．如果a光能使某种金属
a
真空
b
发生光电效应，b光也一定能 使该金属发生光电效应
介质
065.08年南京一中第三次模拟13(2)
13．(2) (3-5模块)（3分）如图所示是使用光电管的
原理图。当频率为 的可见光照射到阴极K上时，电
C为粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式
结构模型。
D为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续；
不论在生活中还是网络里，人人都会有朋友。如果没有朋友情，生活就不会有悦耳的和音，就如死水一滩；友情无处不在，它伴随你左右，萦绕在你身边，和你共渡一生。 友情，是雨季中的一把小伞，它撑起了一个晴朗的天空；友情，是风雪之夜的一杯淡茶，它能将寒意驱走，带来温暖；友情，是迷途中的一盏灯，它在你迷失时给你方向……人生漫漫，若能拥有一段地久天长的相知相伴的友情，生命亦无憾。 大千世界，红尘滚滚，一年又一年的风风雨雨，几许微笑，几丝忧伤，随着时间小河的流淌，许多人和事都付之东流去。但有一种人却随着时间的推移，你与ta的交往，如陈年酒香，沁人心肺。你与ta的友情是世上最珍贵的情感。这种友情是一种最纯洁、最高尚、最朴素、最平凡的感情。也是最浪漫、最动人、最坚实、最永恒的情感。 小时候，友情是简单的一个玩伴，是一份哭哭笑笑的天真无邪。儿时的友情是真切的我和你，可以肆无忌惮的吵架，互相赌气撅起的嘴，片刻之后又携手言欢。那时的友情是那一块小小的糖，甜甜的味道，永远留在了儿时的记忆里，无论何时回味起，都是美滋滋的。 长大后，友情是一樽透明的酒杯，举杯邀明月时，对影成三人。失败或落寞时的酒话连篇，ta不会觉得你烦。友情，是伤心不必躲在一个角落悄悄地哭泣，ta默默地陪你，告诉你在哪里跌倒的就在哪里爬起来。于是，成长里有我们友情地久天长的足迹。
光电效应-课件ppt课件
2.爱因斯坦的解释 1905年（爱因斯坦的奇迹年）， 《关于光的产生和转化的一个试探性观点》
逸出功
光子能量
h W 1 mv2
2 最大初动能
爱因斯坦光电效应方程
.
三、光电效应的理论解释
2.爱因斯坦的解释 h W 1 mv2
2
条件
= W 为 截 止 频 率 ， 小 于 截 止 频 率 则 不 能 发 生 光 电 效 应 。 h
.
三、光电效应的理论解释
3.爱因斯坦解释的验证
密里根通过测量光电效应的几个物理量， 由此计算普朗克常量h，并与黑体辐射 得到的h相比较，来验证爱因斯坦方程 的正确性。 爱因斯坦因为光电效应的工作获1921年 诺贝尔物理学奖。
思考10：如果你是密里根，你将 如何通过实验得到普朗克常量？
(课后思考)
.
能越大。
与强度无关。
同等频率下，光强越 大，单位时间逸出越 多。
同等频率下，光强越大，单 位时间逸出越多。
不矛盾
矛盾 可以通过长时间累积 光电效应具有瞬时性，几乎
能量使电子逸出。 不需要时间。
.
三、光电效应的理论解释 思考9：如何提出新的理论来解释光电效应？ 关键：给电子足够的能量逸出。
.
三、光电效应的理论解释
.
二、光电效应的实验规律 思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
A
.
二、光电效应的实验规律
思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
-
+
A
E
S
.
二、光电效应的实验规律
K
A
A V
R
E
S
.
二、光电效应的实验规律
逸出功
光子能量
h W 1 mv2
2 最大初动能
爱因斯坦光电效应方程
.
三、光电效应的理论解释
2.爱因斯坦的解释 h W 1 mv2
2
条件
= W 为 截 止 频 率 ， 小 于 截 止 频 率 则 不 能 发 生 光 电 效 应 。 h
.
三、光电效应的理论解释
3.爱因斯坦解释的验证
密里根通过测量光电效应的几个物理量， 由此计算普朗克常量h，并与黑体辐射 得到的h相比较，来验证爱因斯坦方程 的正确性。 爱因斯坦因为光电效应的工作获1921年 诺贝尔物理学奖。
思考10：如果你是密里根，你将 如何通过实验得到普朗克常量？
(课后思考)
.
能越大。
与强度无关。
同等频率下，光强越 大，单位时间逸出越 多。
同等频率下，光强越大，单 位时间逸出越多。
不矛盾
矛盾 可以通过长时间累积 光电效应具有瞬时性，几乎
能量使电子逸出。 不需要时间。
.
三、光电效应的理论解释 思考9：如何提出新的理论来解释光电效应？ 关键：给电子足够的能量逸出。
.
三、光电效应的理论解释
.
二、光电效应的实验规律 思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
A
.
二、光电效应的实验规律
思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
-
+
A
E
S
.
二、光电效应的实验规律
K
A
A V
R
E
S
.
二、光电效应的实验规律
光电效应ppt课件
(3)具有瞬时性
入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时 的，一般不超过10-9s.
三.光电效应解释中的疑难
温度不很高且没有光照时，电子能否大量逸出 金属表面？
不能。由于受到金属表面层内的一种引力作用， 电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个阻力做功。
逸出功W0
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.
光电效应显示了光的粒子性。光子不但具有能量， 也具有动量。
爱因斯坦由于对光电效
应的解释和对理论物理
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
练习 课本例题P34
分析 由上面讨论结果 h W0 eUc
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hν>W0时，才有光电子逸出， 是光电效应的截止频率。
c
W就0
h
②电子1次只能吸收1个光子的全部能量，不能 积累能量，光电流几乎是瞬时发生的。
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。
这些能量子后来被称为光子。
爱因斯坦的光子说
E h
四.爱因斯坦的光量子假说
1.光子：
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hν后，一部分能
量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸 出后电子的最大初动能Ek，即：
h Ek W0
或 Ek h W0
Ek
1 2
me
vc2
——光电子最大初动能
入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时 的，一般不超过10-9s.
三.光电效应解释中的疑难
温度不很高且没有光照时，电子能否大量逸出 金属表面？
不能。由于受到金属表面层内的一种引力作用， 电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个阻力做功。
逸出功W0
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.
光电效应显示了光的粒子性。光子不但具有能量， 也具有动量。
爱因斯坦由于对光电效
应的解释和对理论物理
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
练习 课本例题P34
分析 由上面讨论结果 h W0 eUc
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hν>W0时，才有光电子逸出， 是光电效应的截止频率。
c
W就0
h
②电子1次只能吸收1个光子的全部能量，不能 积累能量，光电流几乎是瞬时发生的。
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。
这些能量子后来被称为光子。
爱因斯坦的光子说
E h
四.爱因斯坦的光量子假说
1.光子：
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hν后，一部分能
量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸 出后电子的最大初动能Ek，即：
h Ek W0
或 Ek h W0
Ek
1 2
me
vc2
——光电子最大初动能
《光电效应》课件
实验结果表明，当光的波长增 加时，光子的能量降低，电子 的动能减小，无光电子发射。
实验结果证明了爱因斯坦的光 电效应公式和光的粒子性理论 的正确性。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
光电效应的应用
太阳能电池
太阳能电池是利用光电效应将太 阳光转换为电能的装置。
太阳能电池的原理是当太阳光照 射在半导体材料上时，光子能量 激发电子从束缚状态进入自由状
光电材料的应用
新型光电材料在太阳能电池、光电传感器、光电器件等领域 具有广泛的应用前景。
光电转换效率的提高
光电转换技术
目前，光电转换技术正朝着高效、低 成本、环保的方向发展，以提高光电 转换效率。
光电转换效率的瓶颈
虽然光电转换效率已经取得了一定的 提高，但仍存在一些瓶颈，如光吸收 、载流子输运等问题需要解决。
光电效应的实验研究
实验目的和实验原理
实验目的
通过实验研究光电效应现象，深入理 解光子与物质相互作用的过程，探究 光电效应的规律。
实验原理
光电效应是指光子照射在物质表面时 ，光子能量被吸收后，物质内部的电 子吸收能量并从束缚状态跃迁至自由 状态，形成光电流的现象。
实验设备和实验步骤
实验设备：光电效应实验装置、光源、电流表 、电压表等。
当光子撞击物质表面时，能量被吸收并传递给电子，使电子获得足够的能量逃离物 质表面。
电子的发射机制包括逸出功和光子能量两个关键因素，逸出功是指电子从物质表面 逸出所需的最低能量，光子能量是指光子的能量值。
随着光子能量的增加，光电效应的发生概率增加，电子的动能也相应增加。
光电效应的实验验证
光电效应ppt课件
教材分析
核心素养目标
物理学史
学情分析
教学重难点
介绍科学家的工作
爱因斯坦质能方程：
E mc 2
光子能量：
E ( ) h
教法、学法
教学过程
板书设计
引出康普顿效应级波粒二象性
h
m 2
c
h
h h
p mc 2 c
c
c
通过以上推导制造认知冲突，为光的波粒二象性导出做准备
道其对近代物理学发展的意义。
教材中的地位：该内容选自人教版
（2019）第四章第二节。光电效应是
近代物理的重要内容，它挑战了经典
物理学的观念，促使人们对光的本质
有了全新认识，为量子力学的发展奠
定了基础。它是连接经典物理与现代
物理的桥梁，对于学生构建完整的物
理知识体系至关重要。
同时，该内容也培养了学生的科学思
2
eUc=hv-W0
3.存在遏止电压
1
=
4.光电效应瞬时性 2
形成知识体系，形成理性认识，定性分析，为图像分析做准备
教材分析
物理学史
核心素养目标
学情分析
教学重难点
引出光电效应方程
教法、学法
教学过程
板书设计
通过图像强化图像运用能力
形成知识体系，强化赌徒看图的科学探究素养，并利用图像解释相关现象
1
= 2
2
1
=
2
eUc=hv-W0
通过归纳总结再次强化知识体系，并根据归纳总结以及
课堂检测情况布置课后作业，强化训练。
教材分析
核心素养目标
学情分析
教学重难点
《光电效应》课件2
05
光电效应的理论模型
光子与物质的相互作用
光子与物质中的原子 或分子相互作用，导 致电子从束缚态跃迁 至自由态。
光电效应的发生取决 于光的强度和光的波 长。
光的频率决定了光子 的能量，而光子的能 量决定了电子跃迁所 需的能量。
量子力学模型
量子力学模型描述了光与物质相互作 用的过程，解释了光电效应的产生机 制。
通过求解光电子的运动方程， 可以预测电子的能量、速度和 方向等性质。
06
光电效应的发展前景
新型光电材料的研究
新型光电材料的探索
科研人员正在不断探索新型光电材料 ，以寻找具有更高光电转换效率的物 质。
材料性能的优化
通过对现有光电材料的性能进行优化 ，提高其光电转换效率和稳定性，以 满足不同应用场景的需求。
当光子与物质中的原子或分子相互作 用时，光子的能量被原子或分子吸收 ，导致电子从束缚态跃迁至自由态。
量子力学模型认为光是由粒子（光子 ）组成的，每个光子具有能量和动量 。
光电子的运动方程
光电子的运动方程描述了电子 在光电效应中的运动状态和行 为。
光电子的运动方程包括电子的 动能、势能以及它们之间的相 互作用力。
光电子学是研究光子与电子相互作用的科学， 广泛应用于光通信、光计算、光传感等领域。
04
光电效应的实验研究
光电效应的实验设备
光源
提供光子，通常使用可见光、 紫外线和红外线等不同波长的
光源。
光电接收器
检测电子，通常使用光电倍增 管或硅光电池等设备。
电流表
测量产生的电流。
恒流电源和恒压电源
为光电接收器提供稳定的电流 或电压。
光电效应的实验步骤
准备实验器材
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最大初动能
1 m v 2 h W ， 可 见 频 率 越 大 ， 最 大 初 动 能 越 大 。
2
单位时间逸 出电子个数
增 加 光 强 ， 增 加 吸 收 光 子 能 量 的 电 子 数 ， 单 位 时 间 内 逸 出 电 子 数 增 加 。
时间
h能 量 足 够 ， 马 上 逸 出 ； h能 量 不 足 ， 马 上 传 递 给 其 他 粒 子 ， 不 能 累 积 。
.
三、光电效应的理论解释
3.爱因斯坦解释的验证
密里根通过测量光电效应的几个物理量， 由此计算普朗克常量h，并与黑体辐射 得到的h相比较，来验证爱因斯坦方程 的正确性。 爱因斯坦因为光电效应的工作获1921年 诺贝尔物理学奖。
思考10：如果你是密里根，你将 如何通过实验得到普朗克常量？
(课后思考)
.
.
谢谢！
.
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
光电子
光电子
德国物理学家赫兹于1887
.
年发现
二、光电效应的实验规律 思考1：为什么需要光？
.
二、光电效应的实验规律
思考1：为什么需要光？
金属会阻碍电子逸出，电子逸出 必须要克服这种阻碍做功，做功 的最小值叫做金属的逸出功W ， 不同金属的逸出功不同，光需要 给电子足够的能量使其克服逸出 功。
思考2：需要什么样的光？
.
三、光电效应的理论解释
4.几点补充
（1）一个电子只能吸收一个光子吗？
早期光强度不够，电子能量传递快，电子在极短 时间内连续吸收两个光子的概率几乎为零。现代的激 光技术发展已经可以发生多光子光电效应了。
（2）为什么讨论最大初动能？
光电子吸收能量之后，向表面运动的过程中损失 能量不一，达到表面时的动能也就不一样。就某个光 电子而言，其离开金属时的动能大小可以是0-Ekm范围 内的任何数值。
.
三、光电效应的理论解释
1.经典电磁理论的困难 关键：给电子足够的能量逸出。
项目
经典电磁理论
实验事实
是否矛盾
条件
最大初动能 单位时间逸 出电子个数
时间
矛盾 光的能量由光强决定。
只要光足够强，就可 以发生光电效应。
与光强无关，只与频率有关， 存在截止频率。
矛盾 光强越大，最大初动 最大初动能只与频率有关，
.
二、光电效应的实验规律
思考7：如何测量得到光电子的初动能？
K
A
减速
电场
截止电压
A V
eUc Ek 12mvc2
R E
S
反向 电压
.
最大初动能
二、光电效应的实验规律 思考8：最大初动能与什么因素有关？
光照强度
光的频率
.
二、光电效应的实验规律 4.逸出光电子的最大初动能
结论
光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与 入射光的强弱无关。入射光频率越大，最大 初动能越大。
2.爱因斯坦的解释 1905年（爱因斯坦的奇迹年）， 《关于光的产生和转化的一个试探性观点》
逸出功
光子能量
h W 1 mv2
2 最大初动能
爱因斯坦光电效应方程
.
三、光电效应的理论解释
2.爱因斯坦的释 h W 1 mv2
2
条件
= W 为 截 止 频 率 ， 小 于 截 止 频 率 则 不 能 发 生 光 电 效 应 。 h
能越大。
与强度无关。
同等频率下，光强越 大，单位时间逸出越 多。
同等频率下，光强越大，单 位时间逸出越多。
不矛盾
矛盾 可以通过长时间累积 光电效应具有瞬时性，几乎
能量使电子逸出。 不需要时间。
.
三、光电效应的理论解释 思考9：如何提出新的理论来解释光电效应？ 关键：给电子足够的能量逸出。
.
三、光电效应的理论解释
.
二、光电效应的实验规律 思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
A
.
二、光电效应的实验规律
思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸 出的电子数吗？
-
+
A
E
S
.
二、光电效应的实验规律
K
A
A V
R
E
S
.
二、光电效应的实验规律
3.单位时间内逸出光电子的个数
饱和光电流 光电流的最大值，能够反映单位时间内逸出电子的个数。
196
可见光的波长在400～760nm之间 .
二、光电效应的实验规律
思考3：作为研究者，你最想知道光电效应的哪些 规律？
单位时间有多少 光电子逸出？
逸出光电子的 初动能多大？
.
二、光电效应的实验规律
思考4：肉眼无法观测到光电子，我们如何测量单 位时间逸出的光电子数呢？
阴极
阳极
A
光电流
涂有铯（4.545×1014HZ， 660nm）
i
im1
I1
o
U
.
二、光电效应的实验规律
思考6：光照频率一定时，饱和光电流的大小（单
位时间逸出电子个数）与哪些因素有关？
imi2 im1
I2 I1
光强 光弱
I2 I1
U0 o
U
.
二、光电效应的实验规律 3.单位时间内逸出光电子的个数
结论
单位时间内逸出电子的个数与光的强度有关， 光照强度越大，饱和电流越大，单位时间内 逸出的电子数越多。
鲁科版高中物理选修3-5第五章 第一节
光电效应
.
课前小实验1
带负电的验 电器和锌板
用手触摸
带负电的验 电器和锌板
光照射锌板
闭合
因为
闭合
猜测
负电荷导走了 负电荷导走了
光照射锌板 使电子离开 了锌板表面？
.
一、光电效应
光电效应：在光的照射下电子从物体表面逸出的现象 光电子：逸出的电子称为光电子。 瞬时性：从光照到金属表面到发生光电效应时间很短，通常在 10-9s之内。
.
二、光电效应的实验规律
1.产生条件：光电效应的产生条件只与光的频率有
关；当入射光的频率大于某一数值 c 时，能发生 光电效应， c 称为极限频率或截止频率。不同金属
截止频率不同。
金属
铯
钾
锌
银
铂
截止频率 /1014Hz
4.545
5.38
8.07
11.53
15.3
最大波长
/nm
660
558
372
260