光電效應(yīng)總結(jié)

1、【光電效應(yīng)的4個基本實驗是什么金屬及其化合物在光照射下發(fā)射電子，這個現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)（photoelectric effect）；從金屬表面逸出的電子稱為光電子（photoelectron），光電子運動形成 光電流（photocurrent）.光電效應(yīng)是指光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出 的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng).發(fā)射出來的電子叫做光電子.光波長小于某一臨界值時方能 發(fā)射電子，即極限頻率和極限波長.臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取 決于光的波長而與光強度無關(guān)，這一點無法用光的波動性解釋.光電效應(yīng)是自然事 實，是光與電之間的一種相互作用、是光與物質(zhì)（金屬）之間的相互作用、是光與 物質(zhì)的

2、核外電子之間的相互作用.在光電效應(yīng)實驗中，每種金屬都存在一個極限頻 率，當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時，不管入射光多強，都不會有光電子逸出；只 有當(dāng)入射光的頻率高于極限頻率時，金屬才會發(fā)射光電子，產(chǎn)生光電效應(yīng).光電效 應(yīng)在近代物理的量子論中起著很重要的作用，其在證實光的量子性方面有著重要的 地位，光電效應(yīng)的規(guī)律在現(xiàn)代科技及生產(chǎn)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，如利用光電效應(yīng)制 成的光電器件廣泛地應(yīng)用于光電檢測、光電控制、電視錄像、信息采集與處理等多 項現(xiàn)代技術(shù)中.普朗克常數(shù)是近代物理中一個很重要的常數(shù)，它可以用光電效應(yīng)實 驗方法來測定.通過本實驗可以加深對量子論的理解.自1887年赫茲意外發(fā)現(xiàn)光電 效應(yīng)后，一

3、些人陸續(xù)對此現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并總結(jié)出了四條基本規(guī)律.但這些規(guī)律 無法用電磁學(xué)理論解釋.1905年愛因斯坦大膽地引用普朗克關(guān)于光輻射能量量子化 的概念，提出光量子概念，從而成功解釋了光電效應(yīng)的現(xiàn)象.愛因斯坦認(rèn)為，從一 點發(fā)出的光，不是以連續(xù)形式把能量傳播到空間，而是以為能量單位一份一份地向 外輻射.叫作光子.此后約十年，密立根以精確的光電效應(yīng)實驗證實了愛因斯坦的光 電效應(yīng)方程，并測定了普朗克常數(shù).如下圖所示，當(dāng)頻率為的光束照射在光電管的 陰極K上時，能量為的光子與金屬表面的自由電子作用，把能量全部交給這個電 子，電子脫離金屬表面從而產(chǎn)生光電效應(yīng).如果金屬K的逸出功為Ws，電子離開金 屬表面后的初

4、動能為E，則有：此式即為愛因斯坦光電效應(yīng)方。光電效應(yīng)實驗有哪些現(xiàn)象，分別導(dǎo)出哪些結(jié)論現(xiàn)象是連接在電路中的靈敏電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由此可得結(jié)論是1、每一種金屬 在產(chǎn)生光電效應(yīng)是都存在一極限頻率（或稱截止頻率），即照射光的頻率不能低于 某一臨界值.相應(yīng)的波長被稱做極限波長（或稱紅限波長）.當(dāng)入射光的頻率低于極 限頻率時，無論多強的光都無光電子逸出.2、光電效應(yīng)中產(chǎn)生的光電子的速度與光 的頻率有關(guān)，而與光強無關(guān).3、光電效應(yīng)的瞬時性.實驗發(fā)現(xiàn)，只要光的頻率高于 金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時的，響應(yīng)時間不超 過十的負(fù)九次方秒（1ns）.光電效應(yīng)4、入射光的強度只影響光電流的

5、強弱，即只 影響在單位時間內(nèi)由單位面積是逸出的光電子數(shù)目.?？偨Y(jié)光電效應(yīng)的基本規(guī)律每一種金屬在產(chǎn)生光電效應(yīng)是都存在一極限頻率（或稱截止頻率）即照射光的頻 率不能低于某一臨界值相應(yīng)e69da5e887aae79fa5e9819331333431373332的波 長被稱做極限波長（或稱紅限波長）當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時無論多強的 光都無法使電子逸出2.光電效應(yīng)中產(chǎn)生的光電子的速度與光的頻率有關(guān)而與光強 無關(guān)3.光電效應(yīng)的瞬時性實驗發(fā)現(xiàn)只要光的頻率高于金屬的極限頻率光的亮度無 論強弱光子的產(chǎn)都幾乎是瞬時的即幾乎在照到金屬時立即產(chǎn)生光電流響應(yīng)時間不 超過的負(fù)九次方秒4入射光的強度只影響光電流的強弱

6、即只影響在單位時間內(nèi)由 單位面積是逸出的光電子數(shù)目在光顏色不變的情況下入射光越強飽和電流越大即 一定顏色的光入射光越強一定時間內(nèi)發(fā)射的電子數(shù)目越多光電發(fā)射的基本定倬與 光電導(dǎo)和光伏特效應(yīng)的本質(zhì)區(qū)別光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效 應(yīng)則又包含了光電導(dǎo)效應(yīng)和光伏效應(yīng)人們通常理解的光電效應(yīng)即是外光電效應(yīng)其 定義是金屬在紫外或者可見光等的照射下發(fā)射光電子可以理解為光生電子光電導(dǎo) 效應(yīng)和光伏效應(yīng)是物質(zhì)（主要是半導(dǎo)體）在紫外或者可見光等的照射下激發(fā)電子 產(chǎn)生電子空穴等但是電子并不逸出這導(dǎo)致物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或者物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn) 生電勢差可以理解為光生電。迫切希望提供物理光電效應(yīng)以后的知識點總結(jié)什么是

7、光電效應(yīng)，它是使用什么樣的裝置發(fā)現(xiàn)的，又是使用什么樣的裝置研究的。 什么是飽和電流、截止電壓，有什么作用？光電效應(yīng)的四條規(guī)律是什么？你會在做 題中使用嗎？經(jīng)典波動理論為什么解釋不了，愛因斯坦的光子理論又是如何解釋的。 你會利用光電效應(yīng)方程解釋以及求解極限頻率、最大初動能嗎？你會連接簡單的光 電管自動控制電路嗎？光強與哪些因素有關(guān)？相同強度的紫光、紅光照射同一金屬 發(fā)生光電效應(yīng)時有何區(qū)別？你理解最大初動能和頻率之間的函數(shù)圖象嗎？在光子計算中，你能計算出點光源模型中，相距光源一定距離放置的面上得到的 光子數(shù)嗎？在線光源模型中，你會計算單位長度上的光子數(shù)嗎？什么是光的波粒二象性，如何理解？只有電磁波

8、才具有波粒二象性嗎？什么是物 質(zhì)波，誰提 7a686964616fe59b9ee7ad9431333234303635 出的？物質(zhì)波的波長 如何計算？原子物理誰發(fā)現(xiàn)了電子，有什么樣的重要意義？接下來他提出的原子結(jié)構(gòu)模型是什么樣的？a粒子散射實驗是誰、為了什么目的、使用什么樣的裝置做的？期望得到什么結(jié) 果？實際的現(xiàn)象是什么？由此得出什么樣的結(jié)論，該實驗有何重大意義？什么是光譜，光譜如何分類，分別是由誰產(chǎn)生的，哪些光譜可以用作光譜分析， 用什么儀器觀察光譜，它的大致構(gòu)造怎樣？原子的核式結(jié)構(gòu)遇到了哪兩個困難？是誰提出了什么理論解決了這兩個難題？他 否定了經(jīng)典理論還是否定了核式結(jié)構(gòu)學(xué)說？理論的內(nèi)容是什

9、么？你能根據(jù)題目條件確定核外電子的動能、勢能、總能量、周期、半徑等的大小及 變化嗎？什么是eV，它與焦耳如何轉(zhuǎn)換？在解題中一定要將它轉(zhuǎn)化成焦耳嗎？你 會計算在原子躍遷中吸收或釋放光子的個數(shù)及頻率嗎？能否在此基礎(chǔ)上真正理解明 線光譜與吸收光譜？你知道什么是電離，如何計算電離能嗎？在電離中，原子能吸 收超過電離能的光子嗎？玻爾理論的成功與局限分別是什么？經(jīng)典物理學(xué)的研究范圍又是什么？誰發(fā)現(xiàn)的天然放射現(xiàn)象，有什么重大意義？三種射線的本質(zhì)及特點怎樣，如何在 電場、磁場中分開？什么是衰變，它們的通式及實質(zhì)是什么？你能否根據(jù)衰變的次 數(shù)判斷中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的變化(或反過來判斷)？在同一個原子核的衰變中，能否

10、 同時釋放a、6射線，那Y射線呢？在衰變與磁場、動量守恒、核能綜合的題目中 你會求解粒子的周期、運動半徑、動能嗎？你能根據(jù)軌跡判斷是何種衰變以及原放 射性原子核的核電荷數(shù)嗎什么是半衰期，理解它時應(yīng)注意哪兩個問題？半衰期的公式是什么？你會求解關(guān) 于半衰期的兩個典型問題嗎？什么是放射性同位素？在實際中有什么應(yīng)用？誰發(fā)現(xiàn)的質(zhì)子，核反應(yīng)方程是什么？誰預(yù)言了中子的存在，又是誰發(fā)現(xiàn)的，核反 應(yīng)方程是什么？什么是核子，它們靠什么力結(jié)合在一起，這個力有什么特點，你能 把它與輕核聚變的條件結(jié)合起來考慮嗎？核反應(yīng)方程的配平遵循什么規(guī)律？典型的核反應(yīng)方程有幾類，你能區(qū)分它們嗎？ 核反應(yīng)方程能寫等號嗎？什么是質(zhì)能方程

11、，誰提出的，如何理解，是不是說質(zhì)量與能量可以相互轉(zhuǎn)化？ 什么是質(zhì)量虧損？使用質(zhì)能方程在計算核能時關(guān)于單位應(yīng)注意什么？核反應(yīng)前和反 應(yīng)后粒子的動能在解題時應(yīng)如何處理？什么是平均質(zhì)量，它對于確定一個核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量具有什么意 義？典型的重核裂變的核反應(yīng)方程有什么特征，輕核的聚變呢？什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)， 產(chǎn)生的條件是什么？核反應(yīng)堆的主要組成是什么？為什么輕核的聚變反應(yīng)又稱為熱 核反應(yīng)，它與裂變相比有什么優(yōu)點？光電效應(yīng)是什么光電效應(yīng)概述光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化，也就是光能量 轉(zhuǎn)換成電能。這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)(Photoelectriceffect)。這一現(xiàn)

12、象是 1887年赫茲在實驗研究麥克斯韋電磁理論時偶然發(fā)現(xiàn)的。1888年，德國物理學(xué)家霍爾瓦克斯(WilhelmHallwachs)證實是由于在放電間隙 內(nèi)出現(xiàn)荷電體的緣故。1899年，J小湯姆孫通過實驗證實該荷電體與陰極射線一樣 是電子流。18991902年間，勒納德（P-Lenard）對光電效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并命名為光 電效應(yīng)。1905年，愛因斯坦在關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個啟發(fā)性觀點一文中， 用光量子理論對光電效應(yīng)進(jìn)行了全面的解釋。1916年，美國科學(xué)家密立根通過精密的定量實驗證明了愛因斯坦的理論解釋，從 而也證明了光量子理論。光電效應(yīng)編輯本段簡介光電效應(yīng)分為光電子發(fā)射、光電 導(dǎo)效應(yīng)和光生

13、伏特效應(yīng)。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面，又稱外光電效應(yīng)。后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部，稱為 內(nèi)光電效應(yīng)。赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛因斯坦第一個成功的解釋了光電效應(yīng)。金屬表面 在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子。光波長小于某一臨界值時方能發(fā)射電子，即極限波長，對應(yīng)的光的頻率叫做極限頻 率。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的頻率而與光強度無關(guān)， 這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的波動性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時性，按波動性理論，如果入射光 較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面。 可事實是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的

14、亮度無論強弱，光子的產(chǎn)生都 幾乎是瞬時的，不超過十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位（即光子或光量子）所 組成。光電效應(yīng)里，電子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金屬 表面射出，與光照方向無關(guān)，光是電磁波，但是光是高頻震蕩的正交電磁場，振 幅很小，不會對電子射出方向產(chǎn)生影響.光電效應(yīng)說明了光具有粒子性。相對應(yīng)的，光具有波動性最典型的例子就是光的色散。只要光的頻率超過某一極 限頻率，受光照射的金屬表面立即就會逸出光電子，發(fā)生光電效應(yīng)。當(dāng)在金屬外面加一個閉合電路，加上正向電源，這些逸出的光電子全部到達(dá)陽極便 形成所謂的光電流。在入射光一定時，增大光電管兩極

15、的正向電壓，提高光電子 的動能，光電流會隨之增大。但光電流不會無限增大，要受到光電子數(shù)量的約束，有一個最大值，這個值就是飽 和電流。所以，當(dāng)入射光強度增大時，根據(jù)光子假設(shè)，入射光的強度（即單位時 間內(nèi)通過單位垂直面積的光能）決定于單位時間里通過單位垂直面積的光子數(shù)，單 位時間里通過金屬表面的光子數(shù)也就增多，于是，光子與金屬中的電子碰撞次數(shù)也 增多，因而單位時間里從金屬表面逸出的光電子也增多，飽和電流也隨之增大。光電效應(yīng)編輯本段理論發(fā)展歷史光電效應(yīng)由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)， 對發(fā)展量子理論起了根本性作用。1887年，首先是赫茲（M.Hertz）在證明波動 理論實驗中首次發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時，赫

16、茲發(fā)現(xiàn)，兩個鋅質(zhì)小球之一用紫外線照射，則在兩個小球之間就非常容易 跳過電花。大約1900年，馬克思布蘭科（MaxPlanck）對光電效應(yīng)作出最初解 釋，并引出了光具有的能量包裹式能量（quantised）這一理論。他給這一理論歸咎成一個等式，也就是E=hf,E就是光所具有的“包裹式”能量，h 是一個常數(shù)，統(tǒng)稱布蘭科（普朗克）常數(shù)（Plancksconstant），而f就是光源的 頻率。也就是說，光能的強弱是有其頻率而決定的。但就是布蘭科（普朗克）自己對于光線是包裹式的說法也不太肯定。1902年，勒 納（Lenard）也對其進(jìn)行了研究，指出光電效應(yīng)是金屬中的電子吸收了入射光的 能量而從表面逸出的

17、現(xiàn)象。但無法根據(jù)當(dāng)時的理論加以解釋；1905年，愛因斯坦26歲時提出光子假設(shè)，成 功解釋了光電效應(yīng)，因此獲得1921年諾貝爾物理獎。他進(jìn)一步推廣了布蘭科的理 論，并導(dǎo)出公式，Ek=hf-W,W便是所需將電子從金屬表面上自由化的能量。而Ek就是電子自由后具有的動能。光電效應(yīng)編輯本段實驗研究1887年，赫茲在 做證實麥克斯韋的電磁理論的火花放電實驗時，偶然發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。赫茲用兩套放電電極做實驗，一套產(chǎn)生振蕩，發(fā)出電磁波；另一套作為接收器。他 意外發(fā)現(xiàn)，如果接收電磁波的電極受到紫外線的照射，火花放電就變得容易產(chǎn)生。赫茲的論文紫外線對放電的影響發(fā)表后，引起物理學(xué)界廣泛的注意，許多物理 學(xué)家進(jìn)行了進(jìn)一

18、步的實驗研究。1888年，德國物理學(xué)家霍爾瓦克斯（Wilhelm Hallwachs）證實，這是由于在放電間隙內(nèi)出現(xiàn)了荷電體的緣故。1899年，JJ湯姆孫用巧妙的方法測得產(chǎn)生的光電流的荷質(zhì)比，獲得的值與陰極 射線粒子的荷質(zhì)比相近，這就說明產(chǎn)生的光電流和陰極射線一樣是電子流。這樣， 物理學(xué)家就認(rèn)識到，這一現(xiàn)象的實質(zhì)是由于光（特別是紫外光）照射到金屬表面使 金屬內(nèi)部的自由電子獲得更大的動能，因而從金屬表面逃逸出來的一種現(xiàn)象。光電效應(yīng)18991902年，勒納德（P。誰可以給我詳細(xì)解釋一下光電效應(yīng)光電效應(yīng)1）概述在光的照射下，使物體中的電子脫出的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)（Photoelectriceffect

19、）。（2）說明光電效應(yīng)的實驗規(guī)律。a.陰極（發(fā)射光電子的金屬材料）發(fā)射的光電子 數(shù)和照射發(fā)光強度成正比。b.光電子脫出物體時的初速度和照射光的頻率有關(guān)而和發(fā)光強度無關(guān)。這就是說， 光電子的初動能只和照射光的頻率有關(guān)而和發(fā)光強度無關(guān)。c.僅當(dāng)照射物體的光頻率不小于某個確定值時，物體才能發(fā)出光電子，這個頻率螄 叫做極限頻率（或叫做截止頻率），相應(yīng)的波長入。叫做紅限波長。不同物質(zhì)的極限頻率”。和相應(yīng)的紅限波長入。是不同的。幾種金屬材料的紅限波長金屬銫鈉鋅銀鉑紅限波長（埃）6520 5400372026001960d.從實驗知道，產(chǎn)生光電流的過程非?？?，一般不超過lOe- 9秒；停止用光照射，光電流也

20、就立即停止。這表明，光電效應(yīng)是瞬時的。解釋光電效應(yīng)的愛因斯坦方程：根據(jù)愛因斯坦的 理論，當(dāng)光子照射到物體上時，它的能量可以被物體中的某個電子全部吸收。電子吸收光子的能量hu后，能量增加，不需要積累能量的過程。如果電子吸收的 能量hu足夠大，能夠克服脫離原子所需要的能量（即電離能量）I和脫離物體表 面時的逸出功（或叫做功函數(shù)）W，那末電子就可以離開物體表面脫逸出來，成為 光電子，這就是光電效應(yīng)。愛因斯坦方程是hu=（1/2）mv2+I+W式中（1/2）mv2是脫出物體的光電子的初 動能。金屬內(nèi)部有大量的自由電子，這是金屬的特征，因而對于金屬來說，I項可 以略去，愛因斯坦方程成為hu=（1/2）m

21、v2+W假如hu對于一定的金屬，產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小光頻率（極限頻率）u0。由hu0=W確定。相應(yīng)的紅限波長為入0二C/u0二hc/W。發(fā)光強度增加使照射到物體上的光子的數(shù)量 增加，因而發(fā)射的光電子數(shù)和照射光的強度成正比。利用光電效應(yīng)可制造光電倍增管。光電倍增管能將一次次閃光轉(zhuǎn)換成一個個放 大了的電脈沖，然后送到電子線路去，記錄下來。1.演示實驗.將鋅板與驗電器用導(dǎo)線連接，用細(xì)砂紙打磨鋅板表面.把絲綢摩擦過的 玻璃棒放在鋅板附近，用紫外線燈照射鋅板.邊演示邊提問：紫外線燈打開前后， 驗電器指針有什么變化？這一現(xiàn)象說明了什么問題？引導(dǎo)學(xué)生分析并得出結(jié)論：光 線照射金屬表面，金屬失去了電子導(dǎo)致驗電器

22、指針張開一角度.明確指出光電效應(yīng) 是光照射金屬表面，使物體發(fā)射電子的現(xiàn)象.照射的光可以是可見光，也可以是不 可見光.發(fā)射出的電子叫光電子.說明：這個實驗如果按照課本上的裝置進(jìn)行效果很 不理想，因為紫外線照射鋅板飛出電子時鋅板帶正電，在鋅板附近形成電場又將電 子吸附回去.鋅板電勢升到很小的值就使逸出和返回的電子達(dá)到動態(tài)平衡，很難使 驗電器指針明顯地張開.2.進(jìn)一步研究光電效應(yīng).以上實驗改用很強的白熾燈照射， 卻不能發(fā)生光電效應(yīng).向?qū)W生提出問題：光電效應(yīng)的發(fā)生一定是有條件的，存在著 一定規(guī)律.有什么規(guī)律呢？讓我們進(jìn)一步研究.向?qū)W生介紹光電效應(yīng)演示儀.在黑板上 畫一示意圖，如圖所示.S為抽成真空的光電管，C是石英窗口，光線可通過它照射 到金屬板K上，金屬板A和K組成一對電極與外部電路相連接.光源為白熾燈，在 光源和石英窗口 C之間插入不同顏色的濾光片可以改變?nèi)肷涔獾念l率，光源的亮 度可以通過另一套裝置調(diào)節(jié).觀察現(xiàn)象一