光电效应课件

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。
放大器
K K1
K2 K4 K3
K5
2.光电倍增管
控制机构
A
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。
应用
• 光电管 •光 I
A K
电流计
电源
小结
光的粒子性
一、光电效应的基本规律 1.光电效应现象 2.光电效应实验规律
17.2《科学的转折： 光的粒子性》
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），则发现验电 器张角增大，再用与 丝绸磨擦过的玻璃棒 去靠近锌板，则验电 器的指针张角会变大。
说明锌板带正电。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
一.光电效应的实验规律
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 器张开一定角度， 再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电 器的指针张角会变大。。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
一.光电效应的实验规律
1.什么是光电效应
当光线（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
一.光电效应的实验规律
2 勒纳德等人通过实验得出以下结论：
①对于任何一种金属，都有一个极限频率， 入射光的频率必须大于这个极限频率，才能 发生光电效应，低于这个频率就不能发生光 电效应； ② 当入射光的频率大于极限频率时，入射 光越强，饱和光电流就越大； ③光电子的最大初动能与入射光的强度无关， 只随着入射光的频率增大而增大； ④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10-9秒.
止电压是一样的. 光的频率
改变时，遏止电压也会改变。
光电子的最大初动能只与入 射光的频率有关，与入射光 的强弱无关。
阴极
A
K
阳极
G
V
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率 b.存在截止频率c
阳A 极
K阴 极
经研究后发现：
对于每种金属， 都相应确定的截
止频率c 。
G V
•当入射光频率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
三.爱因斯坦的光量子假设
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”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。
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。
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
四.光电效应在近代技术中的应用
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 S。-9
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。
三.爱因斯坦的光量子假设
1.光子： 光本身就是由一个个不可分 爱了因 启斯发坦，从他割的普 提的 光朗 出能 的克 ：量 能的子 量能组 子量成 为子的h说ν。，中这频得些率到能为ν
(2)存在遏止电压和截止频率
A
阳极
V
阴极
K
G
光电效应伏安特性曲线
饱 和 电
I
黄光（ 强）
流
遏 止
Is
兰光 （强）
电
压
黄光（ 弱）
Ub Ua
O
U
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
a.存在遏止电压UC
1 2
mevc2
eUc
实验表明:对于一定颜色(频率) 的光, 无论光的强弱如何,遏
练习
3.关于光子说的基本内容有以下几点，不正确 的是( B) A.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份 的，每一份叫一个光子 B.光是具有质量、能量和体积的物质微粒子 C.光子的能量跟它的频率成正比 D.光子客观并不存在，而是人为假设的
练习
4. 能引起人的视觉感应的最小能量为10-18J， 已知可见光的平均波长约为0.6m，则进入人眼 的光子数至少为 3 个，恰能引起人眼的感觉.
W0
——金属的逸出功
三.爱因斯坦的光量子假设
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，
光电效应的截止频率。
c

W0就是
h
②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要 积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发 生的。
一.光电效应的实验规律
光电效应实验规律的解释
（1）存在饱和光电流
光照不变，增大UAK，G表中电流 达到某一值后不再增大，即达到 饱和值。
因为光照条件一定时，K发射的 电子数目一定。
A
阳极
V
阴极
K
G
实验表明：
入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的 光电子数越多。
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
练习 5.关于光电效应下述说法中正确的是( D )
A.光电子的最大初动能随着入射光的强度增大 而增大
B.只要入射光的强度足够强，照射时间足够长， 就一定能产生光电效应
C.在光电效应中，饱和光电流的大小与入射光 的频率无关
D.任何一种金属都有一个极限频率，低于这个 频率的光不能发生光电效应
光电效应在极短的时间内完成
二.光电效应规律与经典电磁理论的矛盾
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 温越度强不，很逸高出时的，电子数不越能多大，量光逸电出流，也是就由越于大受。 √
①到光金越属强表，面光层电的子引的力初作动用能，应电该子越要大从，金所属以中遏挣止电 压脱U出C应来与，光必的须强克弱服有这关个。引力做功。 ②不实管验光表的明频:对率于如一何定，颜只色要(光频足率够)的强光，, 电子都可获 得足无够论能光量的从强而弱逸如出何表,遏面止，电不压应是存一在样截的止.频率。
①对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的
频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低 于这个频率就不能发生光电效应； ② 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与 入射光的强度成正比；
③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着 入射光的频率增大而增大；
④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10-9秒.
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，验电器的指针就张开 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
练习
2.一束黄光照射某金属表面时，不能产 生光电效应，则下列措施中可能使该金 属产生光电效应的是( )D A.延长光照时间 B.增大光束的强度 C.换用红光照射 D.换用紫光照射
a.存在遏止电压UC：使光电流减小到零的最小反向
电压
U=0时，I≠0， 因为电子有初速度 A
UK
++++++
加反向电压，如右图所示：
光电子所受电场力方向与光电子
速度方向相反，光电子作减速运
动。若
1 2
mevc2

eUc
则I=0，式中UC为遏止电压
一
一
E
一
v
一
－
F
一
一
E
速率最大的是 vc
最大的初动能
一.光电效应的实验规律
量子后来被称为光子。
爱因斯坦的光子说
E h
三.爱因斯坦的光量子假设
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
> c 时，电子
才能逸出金属
表面；
•当入射光频率 < c时，无论光强多
大也无电子逸出金属表面。
一.光电效应的实验规律
(3)具有瞬时性
A
阳极
V
阴极
K
G
实验结果：即使入射光的强度 非常微弱，只要入射光频率大 于被照金属的极限频率，电流 表指针也几乎是随着入射光照 射就立即偏转。
更精确的研究推知，光电子发 射所经过的时间不超过10－9 秒 （这个现象一般称作“光电子 的瞬时发射”）。