第1节 光电效应汇总

实
验 任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的
结 频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应，
论
低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产 生光电效应。
2、光电子最大初动能
(1)最大初动能的概念 (2)最大初动能的测定 (3)最大初动能的结论
(1)最大初动能的概念
光电效应中从金属出 来的电子，有的从金属表 V 面直接飞出，有的从内部 出来沿途与其它粒子碰撞，
多次实验结论是:
当入射光的频率大于极限频率时，
光电流强度与入射光的强度成正比。
二、 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－ 92s）. 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．
其中h是一个常量，叫普朗克常量： h=6.63×10－34J.s
五、光电方程 光子说对光电效应的解释：
1. 使金属表面的电子能挣脱原子核的引力而逸出成 为光电子所需做的功叫逸出功
W h 0
2. 在光电效应中，入射光的能量等于出射的光电子 的最大初动能与逸出功之和：
即： h Ekm W 或 Ekm h W
这叫爱因斯坦光电效应方程，简称光电方程
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( Ekm h W
4）与被照射的材料有关吗？
二、光电效应规律 1、产生光电效应的条件 2、光电子最大初动能 3、光电效应产生的时间 4、光电流强度的决定
1、产生光电效应的条件
如图所示装置，不同
单色光照射不同金属，
要产生光电效应，必须 有一个最低频率。
如锌板用紫外线照射，
能产生光电效应，用黄
光照射则不能产生光电
效应。
得出结论:光电效应的发生与否,与光的强弱无关, 与照射时间的长短无关,与光的频率、金属材料 的种类有关。
思考 为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？
回想一下 光的波动理 论是怎样描 述光的能量 的呢？
三、波动理论对光电效应的解释的困难：
波动理论
困难1 光能由振幅决定，与光频率 无关，只要光强足够大（不 论入射光的频率多），总可 以使电子获得足够的能量从 而发生光电效应
V 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。
(2) 最大初动能的测定
甲
U
m , e-
乙
实验电路如图甲（其中单色光的 入口C用石英窗），用来测定光电子的 最大初动能。当图中电流表G读数为零 时，伏特表V中的读数就是图乙中的U。
设光电子的最大初动能为1/2 mv2， 若光电子置于左图匀强场中，则光电子 作匀减速直线运动。
会变大。。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
光电效应
一、光电效应
1 定义：在光的照射下，物体表面发出电子的现象
叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子。
猜想:具备哪些条件才可能发发生光电效应规律, 要发生与哪些因素有关?
1）与光的强度有关吗?
2）与光的颜色即与光的频率有关吗？ 3）与光照射时间有关吗？
实
即使入射光强度非常弱，只要入射光频
验 率大于极限频率，电流表指针也几乎随着入
结 射光照射立即偏转，精确实验表明，光电子
果 发射至光电流产最多相差10-9秒。
4、光电流强度的决定
按图装置，移动P使伏特表有一定 读数，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。表明光电效应中产生的光 电子已能全部到达A极。所以升高电压 电流也不会再增大。此时若再增大照 射光强度，光电流会随之增大。
新课标高中物理选修3－5
第五章 波和粒子
第1节 光电效应
随着赫兹证实了电磁波的存 在之后，当时又出现了一个无 法用电磁理论解释的现象
赫兹
一、光电效应现象
用弧光灯照射擦得很 亮的锌板，(注意用导 线与不带电的验电器 相连），使验电 器张 角增大到约为 30度时， 再用与丝绸磨擦过的 玻璃棒去靠近锌板， 则验电器的指针张角
光电子的最大初动能、 遏止电压都与光强无关， 而与频率有关
当入射光照射到光电管 阴极时，无论光强怎样， 几乎瞬间就产生了光电 子
波动理论在解释光电效应时的矛盾
1、波动理论无法解释极限频率． 2、光电子最大初动能的大小应与光强有关， 与频率无关 ． 3、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬 时发生．
光的波动理论在解释光电效应 时遇到了巨大的困难。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．
普朗克 爱因斯坦
E h
四、量子假说 光子：
普朗克的量子假说：
在微观世界里，物理量的取值很多时候 是不连续的，只能取一些分立的值，这称为 量子化现象。
爱因斯坦的光子假说：
在空间传播的光不是连续的，而是一份 一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子， 光子的能量E 跟光的频率ν成正比。
光子的能量 E＝hν
困难2 光强越大，电子可获得更多 能量，光电子的最大初动能 也应该越大，遏止电压也应 越大。即出射电子的最大初 动能应该由光强来决定
困难3 光强大时，电子能量积累的 时间就短，光强小时，能量 积累的时间就长
光电效应实验结果 如果ν﹤ν0，无论光 强有多大，都不能发生 光电效应，光能应由光 频率来决定
在电子运动的位移上，设电势差为U， 电子电量为e，当eU= 1/2 mv2,电场对光 电子做负功，光电子的动能将变为零,所 以eU就代表光电子的最大初动能
++++
（3）最大初动能的结论 精确的实验表明: 光电子的最大初动能与入射光强度无
关，只随入射光的频率增大而增大。
甲Байду номын сангаас
3、光电效应产生的时间
图中发射光电子的阴极K，它 相对图中A极电势可正可负。 现将 图中电源正负极反接（正向电压） 移动P适当调整AK间初始电压，使 光电子一旦飞出，电流表G指针就 偏转，以便了解入射光照射多长时 甲 间才产生光电效应。