光电效应与光量子假说

物理难题 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
的动能 Ek 。由能量守恒可得出： hνEk A
A
为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功；
Ek
1 2
mev2
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。
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，
可得极极限频率： 0
A 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
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
阳
A
W 石英窗
K
阴
极
极
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。
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2. 光电效应实验规律
① 对于给定的光电阴极材料，都存在一个发生光电效
应所需的入射光的最小频率，这个频率叫做光电效应的
截止(极限）频率。对于每种金属材料，都相应的有一
确定的截止（极限）频率 v 0 。
当入射光频率 v
当入射光频率 v
vv00
时，电光子才能逸出金属表面； 时，无论光强多大也无电子逸出
金属表面；
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。