大学物理__光电效应详解.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物理学,第五版,15-2,光电效应,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物理学,第五版,15-2,光电效应,一 光电效应实验的规律,V,A,（,1,）,实验装置,光照射至金属表面,电子从金属表面逸出,称其为,光电子,.,回路中形成电流称,光电流,。,（,2,）,实验规律,截止频率（红限）,几种纯金属的,截止,频率,仅当 才发生光电效应，截止频率与,材料有关,与,光强无关,.,金属,截止频率,4.545,5.50,8.065,11.53,铯 钠 锌 铱 铂,19.29,电流饱和值,（光强）,即：单位时间内从阴极逸出的光电子数与入射光的强度成正比。,存在遏止,电压,遏止电势差与入射光频率具有线性关系,不同材料遏止,电压不同,遏止电压 与光强无关,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,实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光,电子出现只需要 的时间。,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,.,与实验结果不符,.,（,3,）,经典理论遇到的困难,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,.,与实,验结果不符,.,二 光子 爱因斯坦方程,金属中的自由电子吸收一个光子能量,h,以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功,W,，一,部分转化为光电子的动能。,（,1,）,爱因斯坦光子假说：,光是以光速,c,运动的微粒流，称为,光量子（光子）,，光子的能量 ，（,光的强度为：，,N,为单位时间通过单位面积的光子数）。,（,2,）,解释实验,爱因斯坦方程,逸出功与材料有关,几种金属的逸出功,金属,钠 铝 锌 铜 银 铂,2.28 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35,对同一种金属，,一定，与光强无关，,由,知：遏止电势差,与入射光频率具有线性关系，与光强无关。,遏止,电压,爱因斯坦方程,逸出功与材料有关,E,k,爱因斯坦方程,产生光电效应的条件,（截止频率）,电流饱和值与光强成正比,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，,电流饱和值,越大,.,瞬时性,:,光子射至金属表面，一个光子携带的能量 将一 次性被一个电子吸收，若 ，电子立即逸出，无需时间积累,.,截止频率（红限）,遏止电势差和入射光频率的关系,（,1,）,（,2,）,比较（,1,）、（,2,）,（,3,）,的测定,光电子动能和入射光频率的关系,讨论,遏止电势差和入射光频率的关系,A.,爱因斯坦,对现物理方面的贡献，特别是阐明光电效应的定律,1921,诺贝尔物理学奖,例,1,根据图示确定以下各量,1,、钠的红限频率,2,、普朗克常数,3,、钠的逸出功,解：由爱因斯坦方程,钠的截止电压与,入射光频关系,及,从图中得出,从图中得出,钠的截止电压与,入射光频关系,普朗克常数,钠的逸出功,钠的截止电压与,入射光频关系,1.,用频率为,n,1,的单色光照射某种金属时，测得饱和电流为,I,1,，以频率为,n,2,的单色光照射该金属时，测得饱和电流为,I,2,，若,I,1,I,2,，则,(A),n,1,n,2,(B),n,1,n,2,(C),n,1,=,n,2,(D),不能确定,.,2,.,一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流的曲线如图中实线所示然后在光强度不变的条件下增大照射光的频率，测出其光电流的曲线如图中虚线所示满足题意的图是：,3.,光电效应中发射的光电子最大初动能随入射光频率,n,的变化关系如图所示由图中的,，,可以直接求出普朗克常量,(A),OQ,(B),OP,(C),OP,/,OQ,(D),QS,/,OS,4.,在光电效应实验中，测得某金属的遏止电压,|,Ua,|,与入射光频率的关系曲线如图所示，由此可知该金属的红限频率,=_Hz,；逸出功,=_eV,三 光电效应在近代技术中的应用,光控继电器、自动控制、,自动计数、自动报警等,.,光电倍增管,放大器,接控件机构,光,光控继电器示意图,四,光子的能量、质量和动量,由于光子速度恒为,c,，所以光子的,“,静止质量,”,为零,.,光子的动量：,光子能量,:,五 光的波粒二象性,（,2,）,粒子性：（光电效应等）,（,1,）,波动性：,光的干涉和衍射,表示粒子特性的物理量,波长、频率是表示波动性的物理量,表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性，即具有波粒二象性。,光子是一种基本粒子，在真空中以光速运动,例,1,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；,（,3,）,若光子的能量为,2.40eV,，其波长为多少？,解（,1,）,（,2,）,（,3,）,例,2,设有一半径为 的薄圆片，它距,光源,1.0m,.,此光源的功率为,1W,，发射波长为,589nm,的单色光,.,假定光源向各个方向发射的能量是相同,的，试计算在单位时间内落在薄圆片上的光子数,.,解,