光的粒子性知识点总结

光的粒子性
说明：相比10年，新考试说明中删去了康普顿效应
【知识要点】
1．光电效应
概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射 的
现象叫做光电效应。

2．光电效应的实验规律
（1）存在遏止电压
如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。

光电子在电场作用下形成光电流。

概念：遏止电压
将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍
作用。

当 K 、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一
值 U c 时，光电流恰为0。

U c 称遏止电压。

根据动能定理，有
实验表明，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。

光的频率改变时，遏止电压也会改变，这表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。

（2） 光电流与光强的关系：饱和光电流强度与入射光强度成正比。

（3） 截止频率νc ----极限频率
对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc 。

当入射光频率ν>νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν <ν
c
时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。

（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 。

3．
光电效应解释中的疑难
经典理论无法解释光电效应的实验结果。

经典理论认为，按
照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也
越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也
应该越大。

也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增
大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。

光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有
22
1c e v m c eU
关，光电子初动能也与频率有关。

只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。

光电效应具有瞬时性。

而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。

为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。

4．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 ν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ν 的光是由大量能量为 E =h ν的光子组成的粒子流，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W 0，另一部分变为光电子逸出后的动能 E k 。

由能量守恒可得出：
W 0为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功W k 为光电子的最大初动能。

（3）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。

③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系 ④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：h
W c 0=ν 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。

5．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”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，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。

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。

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。

6．光电效应在近代技术中的应用
（1）光控继电器可以用于自动控制，自动计数、
自动报警、自动跟踪等。

（2）光电倍增管可对微弱光线进行放大，可使
光电流放大105~108
倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、
军事等方面。

W E h k +=
ν
【巩固练习】
1．光照射到金属表面上，能使金属中的_________从表面逸出，这种现象称之为______________，逸出的电子也叫____________，使电子脱离金属表面所做的功的最小值叫____________，这种现象说明光具有____________性。

2．经典的电磁理论只能解释光是一种，它有____________、____________等波特有的现象，但它不能解释光电效应。

爱因斯坦对光电效应的解释是：光本身就是由一个一个不可分割的____________组成的，每一个光的能量子被称为一个____________，这就是爱因斯坦的_________说。

3．爱因斯坦认为，在光电效应中，金属中的电子吸收一个频率为ν的光子获得的能量是_________，这些能量中的一部分用来克服金属的____________，剩下的表现为逸出的光电子的____________，用公式表示为____________________，这就是著名的爱因斯坦光电效应方程。

4．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( )
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
5．对于任何一种金属，必须满足下列哪种条件，才能发生光电效应( ) A．入射光的强度大于某一极限强度
B．入射光的波长大于某一极限波长
C．入射光照射时间大于某一极限时间
D．入射光的频率大于某一极限频率
6．某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出，若光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是( ) A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出
B．逸出的电子数减少
C．逸出的电子数和最大初动能都减小
D．逸出的电子最大初动能不变
7．用两束频率相同，强度不同的紫外线去照射两种不同金属，都能产生光电效应，则( )
A．因入射光频率相同，产生光电子的最大初动能必相同
B．用强度大的紫外线照射时，所产生的光电子的初速度一定大
C．从极限波长较长的金属中飞出的光电子的初速度一定大
D．由强度大的紫外线所照射的金属，单位时间内产生的光电子数目一定多
8．用某一频率的绿光照射某金属时恰好能产生光电效应，则改用强度相同的蓝光和紫光分别照射该金属，下列说法正确的是( ) A．用蓝光照射时，光电子的最大初动能比用紫光照射时小
B．用蓝光和紫光照射时，在相同时间内逸出的电子数相同
C．用蓝光照射时，在同样时间内逸出的电子数目较多
D．用紫光照射时，在同样时间内逸出的电子数目较多
9．关于光电效应的说法中，正确的有( ) A．要使光电效应发生，入射光子的能量必须大于原子的电离能
B．极限频率的存在，可以表明电子对光子的吸收是一对一的
C．增大入射光子的能量，光电子的最大初动能必随着增大
D．电子对光子的吸收不存在能量的积累过程
10．已知铯的极限频率为4.55×1014Hz，钠的极限频率为6.00×1014Hz，银的极限频率为1.15×1015Hz，铂的极限频率为1.53×1015Hz，当用波长为0.375μm的光照射它们时，可发生光电效应的是( ) A．铯B．钠C．银D．铂
11．某种金属的逸出功是1.25eV，为了使它发生光电效应，照射光的频率至少应为多少？
或用可见光照射它，能否发生光电效应？
12．某金属在一束黄光照射下，刚好有电子逸出（即用频率小于黄光的光照射就没有电子逸出）。

在下述情况下，电子的最大初动能及逸出的电子数目会发生什么变化？（1）增大光强而不改变光的频率；（2）用一束强度更大的红光代替黄光；（3）用强度相同的紫光代替黄光。

1、电子，光电效应，光电子，逸出功，粒子
2、干涉，衍射，能量子，光子，光子
3、hν，逸出功，初动能，hν＝W＋E k
4、B
5、D
6、BD
7、CD
8、AB
9、AC 10、AB 11、3×1014Hz，可以12、（1）最大初动能不变，光电子数目增加（2）无光电子逸出（3）最大初动能增大，光电子数目不变。