光电效应课件.ppt

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1、第二节光电效应光的干涉、衍射现象说明了光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象---光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。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会变大。一、光电效应现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电1.什么

2、是光电效应当光线照射在金属表面时，能使金属中的电子从表面逸出的现象，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2.光电效应的实验规律（1）存在饱和电流光照不变，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。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。（电压一定时，电流也越大）思考：为什么要加正向电压？不加正向电压电路中有电流吗？分析解答：光束照在阴极K上会发生光电效应现象，但只有极少的电子能到达阳极A，电路中电流很小。加了正向电压后，大量的电

3、子在电场力的作用下向阳极运动，形成较大电流。（加正向电压的目的是放大实验效果，增强实验“可见性”）。思考：保持光照条件不变，逐渐加大两极之间的电压，大家分析光电流会怎样变化？阳极阴极：使光电流减小到零的反向电压－++++++一一一一一一v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。若最大的初动能U=0时，I≠0，因为电子有初速度则I=0，式中UC为遏止电压(2)存在遏止电压和截止频率存在遏止电压UCEEUFKA实验表明:对于一定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.光的频率ν改变时，遏止

4、电压也会改变。光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。（同种材料）IIsUaOU黄光（强）黄光（弱）光电效应伏安特性曲线遏止电压饱和电流蓝光Ub思考：对刚才的实验，加了遏止电压后，如果再增大入射光的强度，电路中会有光电流吗？减弱光的强度，遏止电压会减小吗？经研究后发现：当入射光的频率减小到某一数值时，即使不施加反向电压也没有光电流，这表明已经没有光电子了，这一数值称为截止频率或极限频率。存在截止频率c对于每种金属，都相应确定的截止频率c。当入射光频率>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

5、子逸出金属表面。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”）。光电效应在极短的时间内完成(3)具有瞬时性阳极阴极电子是怎样吸收入射光的能量的呢？思考：如果入射光的频率超过截至频率，做两次实验，第一次用很弱的光照射，第二次用很强的光照射，都能立刻有电流产生吗？光电效应实验表明：1、只要频率高于截止频率，即使光强很弱也有光电流，频率低于截止频率，无论光强再大也没有光电流2、光强决

6、定光电流的大小。3、光电子的最大初动能与入射光频率呈线性关系。（与光强无关）4、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，即需要能量积累的过程。以上四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。二.光电效应解释中的疑难1、按照波动说，光是电磁波，当光照到金属表面时，金属中的电子将从入射光中吸取能量。能否逸出金属表面取决于入射光的能量。而入射光的能量由光强决定，光强又取决于光的电磁振动的振幅。和光的频率无关。2、按波动说，入射光的光强越大，金属中电子所获得的能量就越大，频率低光强大的光，也应该能把电

7、子从金属表面打出来，然而实验中暗淡的蓝光照出的光电子的能量居然比强烈的红光照出的光电子能量还大。3、按波动说，从金属表面逸出的电子，初动能只能由入射光的光强决定。实验中却和入射光的频率呈现线性关系。4、按波动说，光的能量是均匀分布在整个波面的。金属中的电子吸收能量的范围很小很小。要想从金属表面逸出，需要积累能量。这需要时间。然而现实是无论光的强弱。只要频率大于截止频率。光电子就会立刻发射出来。1.光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子后来被称为光子。爱因斯坦的光子说爱因斯坦从普朗克的能量子说中得

8、到了启发，他提出：三.爱因斯坦的光电效应方程2.爱因斯坦的光电效应方程——光电子最大初动能——金属的逸出功W0一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能量用来克服金