陕西省石泉县江南高级中学沪科版高中物理选修3-5课件：2.2 涅盘凤凰再飞翔 授课 (2份打包)

知识回顾 当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。 1.什么是光电效应？ 2.光电效应产生的条件？ 任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应，低于这个频率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。 光电效应中从金属出来的电子，有的从金属表面直接飞出，有的从内部出来沿途与其它粒子碰撞，损失部分能量，因此电子速度会有差异，直接从金属表面飞出的速度最大，其动能为最大初动能。 (1)最大初动能的概念 V V (2) 最大初动能的测定 实验电路如图甲（其中单色光的入口C用石英窗），用来测定光电子的最大初动能。当图中电流表G读数为零时，伏特表V中的读数就是图乙中的U。 最大初动能 + + + + ---- U 乙 甲 设光电子的最大初动能为 mv2，若光电子置于左图匀强场中，则光电子作匀减速直线运动。 m , e 在电子运动的位移上，设电势差为U，电子电量为e，当eU= mv2,电场对光电子做负功，光电子的动能将变为零,所以eU就代表光电子的 （3）最大初动能的结论 光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光的频率增大而增大。 精确的实验表明: * 3、光电效应产生的时间 即使入射光强度非常弱，只要入射光频率大于极限频率，电流表指针也几乎随着入射光照射立即偏转，精确实验表明，光电子发射至光电流产最多相差10-9秒。 甲 4、光电流强度的决定 按图装置，移动P使伏特表有一定读数，用一定强度的光照射K，电流表中有一定读数，这时改变K、A之间的电压，使其增大，电流表显示光电流在增大。但是，当K、A间电压足够大后，电流表读数不再改变，这就是饱和光电流。表明光电效应中产生的光电子已能全部到达A极。所以升高电压电流也不会再增大。此时若再增大照射光强度，光电流会随之增大。 当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光的强度成正比。 综合上述实验结果，光电效应的规律归纳如下： 任何一种金属都有一个________频率, 入射光的频率必须________这个频率, 才能产生光电效应; (2) 光电子的最大初动能与 无关, 只随着 的增大而增大; (3) 入射光照射到金属上时, 光电子的发射几乎是________, 一般不超过________; (4) 产生光电效应时, 光电流的强度与 成正比. 极限 大于 入射光的强度 入射光频率 瞬时的 10-9秒 入射光的强度 ＊经典理论无法解释光电效应的实验结果。 按照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。 光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于红限，既使光强很弱也有光电流；频率低于红限时，无论光强再大也没有光电流。 光电效应具有瞬时性。而经典电磁理论认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。 为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。 第二节 涅槃凤凰再飞翔 第 二 课 时----（光子说） 1.内容 光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为 的光是由大量能量为 E=h 光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。 一、爱因斯坦的光量子假设 爱因斯坦光电效应方程 在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W，另一部分变为光电子的动能 Ek0 。由能量守恒可得出： 光电效应有力地证明了光具有粒子性 式中：W为电子逸出金属表面所需作的功，称为逸出功； 为光电子的最大初动能。 例1：钾的截止频率0 =4.621014Hz，以波长=435.8nm的光照射，求钾放出光电子的初速度。 解： 美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，试图推翻爱因斯坦的光子说，结果在1916年证实了光电效应方程，并且测出h 的值与理论值完全一致，反倒又一次证明了“光量子”理论的正确。 例2、96年上海高考当某种单色光照射到金属表面时，金属表