15-2光电效应 爱因斯坦的光子理论
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
h h p m c c
光子动量
粒子性
波动性
上页
下页
Hale Waihona Puke Baidu
例1：波长λ=450nm的单色光照射到金属钠上,钠的逸出功为2.29eV
求：（1）这种光的光子能量和动量； （2）光电子逸出表面时的动能。若光子能量为2.40eV， 其波长为多少？
6.63 1034 3 108 19 4 . 42 10 J 解:（1）光子的能量 E h 9 450 10
hc 6.63 1034 3 108 518nm 19 E 2.4 1.6 10
上页 下页
例2：锌的光电效应红限0 =4.84×1014Hz,
求：（1）钾电子的逸出功A; （2）用波长λ=330nm的紫外光照射锌，能否发生光电效 应？若能，遏止电压为多少？
解：（1）钾电子的逸出功A： A=h0 =6.63×10-34× 4.84×1014=2.0 (eV) 0=A / h
二、实验规律与经典理论的矛盾
电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量(与 光强 I 有关) 逸出，不应存在红限 0 。 光电子最大初动能取决于光强，和光的频率 无关。 当光强很小时，电子要逸出，必须经较长时间的能量积累。
上页 下页
三、 爱因斯坦的光子理论
光是以光速运动的粒子流，这些粒子称为光量子或光子，
hc
光子的动量
E 4.42 1019 27 1 p 1 . 47 10 kg m s c 3 108 h
（2）由光电效应方程
2 h A 1 m v m 2
光子的能量2.40eV时，
2 Ek 1 m v m h A 2 19 4.42 10 2.29 0.48eV 19 1.6 10
上页 下页
光电子最大初动能和 成线性关系
U a K ( o )
( o )
I1
(3) 截止频率 0
(4) 即时发射: 迟滞时间不超过 10-9 秒
I2
I3 U
总结 逸出光电子的多少取决于光强 I 。 光电子最大初动能和光频率 成线性关系。 只有光的频率 0 时，电子才会逸出。（ 红限：0 ） 光电子即时发射，滞后时间不超过 10–9 秒。（瞬时性）
§15.2 光电效应 爱因斯坦光子假说
一、光电效应的实验规律 (1) 饱和电流 iS ∝ I iS :单位时间阴极产生的光电子数… (2) 遏止电压 Ua
1 2
i
K
（I, ）
A
A
mv eU a
2 m
U
(实验装置示意图) Ua I1>K I2>IW 3 和 i v iS1 成 iS2 线 性 iS3 关 系 -Ua 0 伏安特性曲线 遏止电压与频率关系曲线
I 越强 , 到阴极的光子越多, 则逸出的光电子越多。 电子吸收一个光子即可逸出，不需要长时间的能量积累。
由于爱因斯坦提出的光子假设成功地说明了光电 效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
上页 下页
四、 光（电磁辐射）的波粒二象性
光子能量 光子质量
E m c 2 h
h h m 2 c c
爱因斯坦 Albert Einstein （1879-1955）
爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基 人。1879年3月14日生于德国的乌尔姆，1955 年4月18日卒于美国的普林斯顿。 爱因斯坦1900年毕业于瑞士苏黎世联邦 工业大学，毕业后即失业。在朋友的帮助下， 才在瑞士联邦专利局找到工作。1905年获苏 黎世大学博士学位。1909年任苏黎世大学理 论物理学副教授，1911年任布拉格大学教授， 两年后任德国威廉皇家物理研究所所长、柏 林大学教授，当选为普鲁士科学院院士。 1932年受希特勒迫害离开德国,1933年10月定 居美国。爱因斯坦在物理学的许多领域都有 贡献，比如研究毛细现象、阐明布朗运动、 建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出 光的量子概念，并以量子理论完满地解释光 电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子 统计。并于1921年获诺贝尔物理学奖。
光子的能量是
h
Nh
光强决定于单位时间内通过单位面积的光子数N. 单色光的光强是
光子只能作为一个整体被发射和吸收。 光电效应方程
（A 为逸出功）
上页
下页
光子理论对实验规律的解释 光频率 > A/h 时，电子吸收一个光子即可克服逸出功 A
逸出 ( o= A/h) 。
光电子最大初动能和光频率 成线性关系。 单位时间到达单位垂直面积的光子数为N，则光强 I = Nh .
（2） 钾的红限波长 λ0= c/0= 3×108/( 4.84×1014)=620 (nm)
∵λ= 300nm<λ0
1 2 2 mv m eU a
2 h A 1 m v m 2
∴能发生光电效应
1 1 hc U a (h A) ( A) e e
=1.77（V）
上页 下页
上页 下页
光子动量
粒子性
波动性
上页
下页
Hale Waihona Puke Baidu
例1：波长λ=450nm的单色光照射到金属钠上,钠的逸出功为2.29eV
求：（1）这种光的光子能量和动量； （2）光电子逸出表面时的动能。若光子能量为2.40eV， 其波长为多少？
6.63 1034 3 108 19 4 . 42 10 J 解:（1）光子的能量 E h 9 450 10
hc 6.63 1034 3 108 518nm 19 E 2.4 1.6 10
上页 下页
例2：锌的光电效应红限0 =4.84×1014Hz,
求：（1）钾电子的逸出功A; （2）用波长λ=330nm的紫外光照射锌，能否发生光电效 应？若能，遏止电压为多少？
解：（1）钾电子的逸出功A： A=h0 =6.63×10-34× 4.84×1014=2.0 (eV) 0=A / h
二、实验规律与经典理论的矛盾
电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量(与 光强 I 有关) 逸出，不应存在红限 0 。 光电子最大初动能取决于光强，和光的频率 无关。 当光强很小时，电子要逸出，必须经较长时间的能量积累。
上页 下页
三、 爱因斯坦的光子理论
光是以光速运动的粒子流，这些粒子称为光量子或光子，
hc
光子的动量
E 4.42 1019 27 1 p 1 . 47 10 kg m s c 3 108 h
（2）由光电效应方程
2 h A 1 m v m 2
光子的能量2.40eV时，
2 Ek 1 m v m h A 2 19 4.42 10 2.29 0.48eV 19 1.6 10
上页 下页
光电子最大初动能和 成线性关系
U a K ( o )
( o )
I1
(3) 截止频率 0
(4) 即时发射: 迟滞时间不超过 10-9 秒
I2
I3 U
总结 逸出光电子的多少取决于光强 I 。 光电子最大初动能和光频率 成线性关系。 只有光的频率 0 时，电子才会逸出。（ 红限：0 ） 光电子即时发射，滞后时间不超过 10–9 秒。（瞬时性）
§15.2 光电效应 爱因斯坦光子假说
一、光电效应的实验规律 (1) 饱和电流 iS ∝ I iS :单位时间阴极产生的光电子数… (2) 遏止电压 Ua
1 2
i
K
（I, ）
A
A
mv eU a
2 m
U
(实验装置示意图) Ua I1>K I2>IW 3 和 i v iS1 成 iS2 线 性 iS3 关 系 -Ua 0 伏安特性曲线 遏止电压与频率关系曲线
I 越强 , 到阴极的光子越多, 则逸出的光电子越多。 电子吸收一个光子即可逸出，不需要长时间的能量积累。
由于爱因斯坦提出的光子假设成功地说明了光电 效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
上页 下页
四、 光（电磁辐射）的波粒二象性
光子能量 光子质量
E m c 2 h
h h m 2 c c
爱因斯坦 Albert Einstein （1879-1955）
爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基 人。1879年3月14日生于德国的乌尔姆，1955 年4月18日卒于美国的普林斯顿。 爱因斯坦1900年毕业于瑞士苏黎世联邦 工业大学，毕业后即失业。在朋友的帮助下， 才在瑞士联邦专利局找到工作。1905年获苏 黎世大学博士学位。1909年任苏黎世大学理 论物理学副教授，1911年任布拉格大学教授， 两年后任德国威廉皇家物理研究所所长、柏 林大学教授，当选为普鲁士科学院院士。 1932年受希特勒迫害离开德国,1933年10月定 居美国。爱因斯坦在物理学的许多领域都有 贡献，比如研究毛细现象、阐明布朗运动、 建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出 光的量子概念，并以量子理论完满地解释光 电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子 统计。并于1921年获诺贝尔物理学奖。
光子的能量是
h
Nh
光强决定于单位时间内通过单位面积的光子数N. 单色光的光强是
光子只能作为一个整体被发射和吸收。 光电效应方程
（A 为逸出功）
上页
下页
光子理论对实验规律的解释 光频率 > A/h 时，电子吸收一个光子即可克服逸出功 A
逸出 ( o= A/h) 。
光电子最大初动能和光频率 成线性关系。 单位时间到达单位垂直面积的光子数为N，则光强 I = Nh .
（2） 钾的红限波长 λ0= c/0= 3×108/( 4.84×1014)=620 (nm)
∵λ= 300nm<λ0
1 2 2 mv m eU a
2 h A 1 m v m 2
∴能发生光电效应
1 1 hc U a (h A) ( A) e e
=1.77（V）
上页 下页
上页 下页