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(共34張PPT)
2020
光的粒子性
01
光電效應現象
光電效應現象
如何確定鋅板帶何種電荷？
光電效應現象
當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現象，稱為光電效應
發射出來的電子叫做光電子，
光電子定向移動形成的電流，叫做光電流
（光包括不可見光，使鋅板發射出電子的光是弧光燈發出的紫外線。）
02
極限頻率
光電效應現象
光電管
光電效應現象
陽極
陽極
陰極
陰極
電流表指針發生偏轉
電流表指針不偏轉
光電效應現象
鋅板用紫外線照射，能產生光電效應，用可見光或者紅外線照射則不能產生光電效應。
產生光電效應的條件
任何一種金屬，都有一個極限(截止)頻率vc，入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產生光電效應，低于這個頻率的光，無論光強怎樣大，也不能產生光電效應.
03
飽和光電流
飽和光電流
當
A
、K間加正向電壓，在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓增大,光電流趨于一個飽和值。
入射光越強，飽和光電流越大
習題鞏固
1、在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器指針張開一個角度，如圖所示，這時
(
)
A．鋅板帶正電，指針帶負電
B．鋅板帶正電，指針帶正電
C．鋅板帶負電，指針帶正電
D．鋅板帶負電，指針帶負電
B
習題鞏固
2、若用綠光照射某種金屬板不能發生光電效應，則下列哪一種方法可能使該金屬發生光電效應（
）
A.
增大入射光的強度
B.
增加光的照射時間
C.
改用黃光照射
D.
改用紫光照射
D
習題鞏固
3、三種不同的入射光線甲、乙、丙分別照射在三種不同的金屬a、b、c上，均恰能使金屬中逸出光電子。已知三種光線的波長λ甲>λ乙>λ丙，則（
）
A
用三種入射光照射金屬a
，均可發生光電效應
B
用三種入射光照射金屬c
，均可發生光電效應
C
用入射光甲和乙同時照射金屬c，可能發生光電效應
D
用入射光甲照射金屬b
，可能發生光電效應
A
04
遏止電壓
遏止電壓
U=0時，I≠0，
因為光電子有初速度
遏止電壓
光電子作減速運動。設其中速率最大的是Vc；
－
+
+
+
+
+
+
一
一
一
一
一
一
vC
E
E
U
F
K
A
當加反向電壓時
遏止電壓
Uc稱遏止電壓。
I
U
c2
O
U
黃光（
強）
黃光（
弱）
實驗測得的光電效應曲線
藍光
U
c1
遏
止
電
壓
飽和電流
遏止電壓
遏止電壓Uc(光電子的最大初動能)
和光的強度無關,只與光的頻率有關.
當頻率超過截止頻率時，無論入射光怎樣微弱，幾乎在照到金屬時立即產生光電流。
精確測量表明產生電流的時間不超過10-9秒，即光電效應幾乎是瞬時的。
光電效應的瞬時性
當入射光的頻率大于極限頻率時，入射光強度越強，飽和電流越大；
光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光的頻率增大而增大；
對于任何一種金屬，都有一個截止頻率νc
，入射光的頻率必須大于這個截止頻率，才能發生光電效應，低于這個頻率就不能發生光電效應；
光電子的發射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s.
1.存在飽和電流
2.存在遏止電壓
4.具有瞬時性
3.存在截止頻率
光電效應的結論
習題鞏固
(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過。其原因可能是(
　　)
A.入射光太弱
B.入射光波長太長
C.光照時間太短
D.電源正、負極接反
BD
習題鞏固
(2019·濱州高二檢測)在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖2所示。則可判斷出(
　)
A.甲光的頻率大于乙光的頻率
B.乙光的波長大于丙光的波長
C.乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率
D.甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能
B
以上三個結論都與實驗結果相矛盾的，所以無法用經典的波動理論來解釋光電效應。
實驗結論
經典電磁理論
入射光的越強，飽和電流越大
強度越大，逸出的光電子數越多，光電流越大
遏止電壓只與頻率有關，而與強度無關。
遏止電壓應與入射光的強度有關。
如果光較弱，只要積累足夠長時間，電子獲得足夠能量就會形成光電子
存在截止頻率νc
當入射光頻率低于截止頻率，不能發生光電效應
光電效應具有瞬時性
能量的可以隨時間積累
對比
吻合
不符
不符
不符
為了解釋光電效應，愛因斯坦在能量子假說的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。
光電效應解釋中的疑難
05
愛因斯坦的光電方程
愛因斯坦的光電效應方程
（1）光子：
光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。
愛因斯坦的光子說
愛因斯坦的光電效應方程
（2）逸出功W0：使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。
（3）愛因斯坦的光電效應方程
或
——光電子最大初動能
一個電子吸收一個光子的能量hν后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現為逸出后電子的初動能Ek，即：
光子說對光電效應的解釋
①愛因斯坦方程表明，光電子的初動能Ek與入射光的頻率成線性關系，與光強無關。只有當hν>W0時，才有光電子逸出，
就是光電效應的截止頻率。
②電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電流自然幾乎是瞬時發生的。
③光強較大時，包含的光子數較多，照射金屬時產生的光電子多，因而飽和電流大。
愛因斯坦的光電效應方程
愛因斯坦的光電效應方程
（4）用圖象表示光電效應方程
(2)由曲線可以得到的物理量
①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標ν0。
②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的值W0＝E。
③普朗克常量：圖線的斜率k＝h。
(1)最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線如圖
愛因斯坦的光電效應方程
習題鞏固
如圖所示，當開關K斷開時，用光子能量為2.5
eV的一束光照射陰極P，發現電流表讀數不為零。合上開關，調節滑動變阻器，發現當電壓表讀數小于0.6
V時，電流表讀數仍不為零。當電壓表讀數大于或等于0.6
V時，電流表讀數為零。由此可知陰極材料的逸出功為(　　)
A.1.9
eV
B.0.6
eV
C.2.5
eV
D.3.1
eV
A
習題鞏固
(多選)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖象，由圖象可知(　
　)
A.該金屬的逸出功等于E
B.該金屬的逸出功等于hνc
C.入射光的頻率為νc時，產生的光電子的最大初動能為E
D.入射光的頻率為2νc時，產生的光電子的最大初動能為2E
AB
習題鞏固
實驗得到金屬鈣的光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關系如圖所示。下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，參照下表可以確定的是(　　)
金屬
鎢
鈣
鈉
截止頻率ν0/1014
Hz
10.95
7.73
5.53
逸出功W0/eV
4.54
3.20
2.29
A.如用金屬鎢做實驗得到的圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大
B.如用金屬鈉做實驗得到的圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大
C.如用金屬鈉做實驗得到的圖線也是一條直線，設其延長線與縱軸交點的坐標為(0，－Ek2)，則Ek2D.如用金屬鎢做實驗，當入射光的頻率ν<ν1時，可能會有光電子逸出
C
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