2022-2023学年高二物理竞赛课件：光电效应-光的波粒二象性

光电效应-光的波粒二象性 光电效应 光的波粒二象性 1. 光电效应 1888，赫兹光电效应实验 V A （1）实验装置 光照射至金属表面, 电子从金属表面逸出。逸出的电子称为光电子，形成光电流。 1. 光电效应 （2）实验规律 截止频率（红限） 仅当 才发生光电效应，截止频率与材料 光电效应 光的波粒二象性 有关，与光强无关 . 1. 光电效应 （2）实验规律 瞬时性 当光照射到金属表面上时，几乎立即就有光电子逸出。 当 ，遏止电势差与入射光频率成线性关系，与光强无关。 光电效应 光的波粒二象性 1. 光电效应 （3）经典理论解释光电效应所遇到的困难 按经典理论，电子逸出金属所需的能量，需要有一定的时间来积累，一直积累到足以使电子逸出金属表面为止. 红限问题 瞬时性问题 按经典理论,无论何种频率的入射光,只要其强度足够大，就能使电子具有足够的能量逸出金属 . 光电效应 光的波粒二象性 光强越大，光子数目越多，即单位时间内产生光电子数目越多，光电流越大 2. Einstein 光量子（“光子”）假说 （1） “光子”假设 光子的能量为 （2） 解释实验 ——爱因斯坦方程 对同一种金属， 一定， ，与光强无关; 逸出功 光子射至金属表面，一个光子携带的能量 光电效应 光的波粒二象性 出，无需时间积累（瞬时性）. 将一次性被一个电子吸收，若 ，电子立即逸 .（ 时） （2）粒子性： （光电效应等） 3. 光的波粒二象性 描述光的 粒子性 描述光的 波动性 光子 相对论能量和动量关系 （1）波动性： 光的干涉、衍射和偏振 质能关系 光电效应 光的波粒二象性 （2）当量子数由 增加到 时，振幅的变化是多少？ 例 设一音叉尖端质量为 0.050 kg，将其频率调到 ，振幅 . 求： （1）尖端振动的量子数； 4. 光电效应在近代技术中的应用 用于：自动控制、自动计数、自动报警、自动跟踪等. 放大器 接控件机构 光 光控继电器示意图 光电效应 光的波粒二象性 例 波长为450nm的单色光射到纯钠的表面上. 求 （1）这种光的光子能量和动量； （2）光电子逸出钠表面时的动能； 普朗克能量子假设 普朗克黑体辐射公式 黑体空腔壁中原子的振动可视为一维谐振子，它吸收或者发射电磁辐射能量不是连续地取值， 而是以与振子的频率成正比的能量子 普朗克常量 普朗克黑体辐射公式（1900.12.14） 为单元来吸收或发射能量。 今日作业 15 – 8, 15 - 9 15 - 10, 15 - 11 $