2022-2023学年高二物理竞赛课件：光的粒子性

光的粒子性 光的粒子性 光电效应 康普顿效应 光的波粒二象性 光电效应：光照到金属表面使金属表面电子逸出，从而产生电流。 光电效应 V G GD K A 光电管 阴极 石英窗 阳极 经典：连续吸收电磁能，积累能量，摆脱束缚，只要照射时间足够长，即可产生光电流 实验：无需积累，瞬间产生,对光频有要求 3 2、光子理论对光电效应的解释： 光照射金属表面，光子能量被瞬间吸收。频率足够高，电子克服逸出功A逃离金属表面。 爱因斯坦光子假设和光电效应方程 1、爱因斯坦假定： 光是以光速c运动的粒子流，这些粒子称为光量子，简称光子。每一份光子的能量 红限频率: 普朗克常数：h 当 ＜A/h时, 不发生光电效应 爱因斯坦光电效应方程： A：逸出功 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 1916年密立根（1923年诺贝尔）实验证实了爱因斯坦理论。 3、光电效应的实验规律 (1)、饱和光电流与光强成正比 饱和光电流im仅由产生的光电子数决定。 -Uc U I1 I2 0 I2>I1 (2)、截止电压Uc等于最大初动能 反向截止电压用来抵销电子初动能 最大初动能取决于入射光频和逸出功 (4)、截止电压与红限频率及入射光频率的关系 (3)、红限频率等效于逸出功 光子能量必须大于逸出功才能使光电子逸出 例 用波长为200nm的单色光照射在金属铝的表面上，已知铝的逸出功为4.2eV,求: （1）光电子的最大动能;（2）截止电压；（3）铝的截止波长。 解 （1）根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大动能为 （2）截止电压为 （3）截止波长为 例： 钾的红限波长 ， 求钾的逸出功, 在波长 的紫外光照射下,钾的截止电势差为多少? 解 1) 2) 例. 在光电效应实验中，测得某金属的截止电压Uc和入射光频率的对应数据如下： 6.501 6.303 6.098 5.888 5.664 0.878 0.800 0.714 0.637 0.541 试用作图法求： (1)该金属光电效应的红限频率； (2)普朗克常量。 图 Uc和 的关系曲线 4.0 5.0 6.0 0.0 0.5 1.0 Uc[V] 1014Hz 解：作U-曲线:最大初动能随入射光子能量线性增长（有截距） (1) 曲线与横轴的交点就是该金属的红限频率， 由图上读出的红限频率 已知 有 精确值为 (2) 由图求得直线的斜率为 图 Uc和 的关系曲线 4.0 5.0 6.0 0.0 0.5 1.0 Uc[V] 1014Hz 根据能量守恒与动量守恒定律: 解得: Compton wavelength 静止电子波长：光子能量与电子静止能量相等时所对应的波长 +质速方程 四个方程，四个未知数 $