郁道銀光電效應(yīng)愛因斯坦方程

光電效應(yīng)1當(dāng)前1頁，總共31頁。光現(xiàn)象guineafowl河豚太平洋西巴布亞島一個發(fā)光的珊瑚當(dāng)前2頁，總共31頁。光現(xiàn)象瑰麗海底生物海洋生物放射五彩熒光瑰麗海底生物當(dāng)前3頁，總共31頁?；鹕较耐幕f厄火山

意大利斯特隆布利式火山噴發(fā)當(dāng)前4頁，總共31頁。當(dāng)前5頁，總共31頁。當(dāng)前6頁，總共31頁。微距照片蒼蠅幼蟲當(dāng)前7頁，總共31頁。甘肅省張掖市臨澤縣倪家營鎮(zhèn)南臺子村當(dāng)前8頁，總共31頁。當(dāng)前9頁，總共31頁。當(dāng)前10頁，總共31頁。當(dāng)前11頁，總共31頁。光電效應(yīng)

在一定頻率光的照射下，金屬或其化合物表面發(fā)出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫光電子。12當(dāng)前12頁，總共31頁。赫茲

德國物理學(xué)家赫茲（HeinrichRudolfHertz，1857-1894）1887年在實驗中首次發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。

德國物理學(xué)家普朗克（MaxKarlErnstLudwigPlanck，1858-1947）在1900年創(chuàng)立了量子假說，即物質(zhì)輻射（或吸收）的能量只能是某一最小能量單位（能量量子）的整數(shù)倍。他引進(jìn)了一個物理普適常數(shù)，即普朗克常數(shù)，是微觀現(xiàn)象量子特性的表征。普朗克一

歷史背景13當(dāng)前13頁，總共31頁。

德國科學(xué)家愛因斯坦（AlbertEinstein，1879-1955）在普朗克的量子假設(shè)基礎(chǔ)上，給出了光電效應(yīng)方程，成功解釋了光電效應(yīng)的全部實驗規(guī)律。（獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎）1916年美國物理學(xué)家羅伯特·密立根(RobertAndrewsMillikan,1868～1953)歷經(jīng)十年，發(fā)表了光電效應(yīng)實驗結(jié)果，驗證了愛因斯坦的光量子說。（獲1923年諾貝爾物理學(xué)獎）密立根愛因斯坦14當(dāng)前14頁，總共31頁。二光電效應(yīng)實驗規(guī)律：

光照射在金屬K上，有電子逸出，在電場作用下飛向陽極A，成為光電流iP。U飽和電流遏止電壓UaVA入射光強(qiáng)度15當(dāng)前15頁，總共31頁。飽和：從K射出的電子全部飛向陽極A，形成飽和電流。設(shè)單位時間從K飛出n個電子，則：經(jīng)典物理的解釋：電子從金屬中逸出要克服阻力作功。光強(qiáng)越大，光振輻E0越大，受強(qiáng)迫的電子振動動能越大，能克服阻力逸出金屬表面的電子越多。故與光強(qiáng)成正比。1第一定律：當(dāng)入射頻率一定時，飽和電流iH與入射光強(qiáng)IS成正比。U16當(dāng)前16頁，總共31頁。實驗表明：當(dāng)U=0，乃至U<0時，即電場阻止電子飛向陽極，但仍有電子飛向陽極，說明光電子有初動能。當(dāng)反向電壓增至一定值Ua時，光電流Ua稱為遏止電壓2

第二定律：光電子的最大初動能隨入射光的頻率增大而線性增大，而與入射光強(qiáng)度無關(guān)。說明初動能最大的電子也不能到達(dá)陽極。UUa電子的初動能：17當(dāng)前17頁，總共31頁。實驗還表明：光電子的最大初動能(遏止電壓)隨與入射光頻率增大而線性增大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)。νν0式中：U0--決定于金屬性質(zhì)k--與金屬性質(zhì)無關(guān)的普適恒量UUa3Ua2Ua118當(dāng)前18頁，總共31頁。紅限頻率入射光頻率要大于U0/k才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。注意：(1)每種金屬都有各自對應(yīng)的紅限頻率。逸出功逸出功：電子逸出物體表面所需要的最小能量A=eU0。3

第三定律：當(dāng)光照射到某一給定的金屬時，無論光的強(qiáng)度如何，小于紅限頻率的入射光都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。金屬截止頻率4.5455.508.06511.53銫鈉鋅銥鉑19.2919當(dāng)前19頁，總共31頁。4

光電效應(yīng)的瞬時性。實驗表明：當(dāng)光照射后，只要光子能量大于逸出功，幾乎不要時間（10-9s）便有光電子從陰極逸出。

這一點(diǎn)也是經(jīng)典物理不能解釋的。按經(jīng)典物理，電子從光波場中吸取能量要有一定的時間積累，光強(qiáng)愈小，積累的時間越長。(3)經(jīng)典物理解釋不了此規(guī)律。

按經(jīng)典物理電磁理論，光強(qiáng)愈大，電磁波振輻愈大，電子受強(qiáng)迫力愈大，故光電子初動能應(yīng)與入射光強(qiáng)度相關(guān)，更不應(yīng)存在紅限頻率。(2)紅限頻率對應(yīng)于光電子初動能為零時的入射光頻率。小于紅限頻率的入射光都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。20當(dāng)前20頁，總共31頁。三光子假說愛因斯坦方程1

光子假說

光是一束以c運(yùn)動著一粒一粒的粒子流，每一個光子所帶能量=h，不同的頻率的光子具有不同的能量。這些粒子就是光量子，現(xiàn)稱光子。21當(dāng)前21頁，總共31頁。

光不僅在發(fā)射和吸收時表現(xiàn)出量子性，而且在空間傳播時也表現(xiàn)出量子性--提出了輻射的電磁場也具有量子性。2

光子理論對光電效應(yīng)的解釋(1)解釋光電子數(shù)與光強(qiáng)成正比依假設(shè)：一能流密度為S的光量子（光子）組成的單色光，單位時間通過垂直于光傳播方向的單位面積的光子數(shù)為N，則：顯然，光強(qiáng)越大（S大），單位時間入射到金屬表面的光子數(shù)N越大，獲得光子的電子數(shù)也越多即光電子數(shù)與光強(qiáng)成正比。22當(dāng)前22頁，總共31頁。金屬A(2)

解釋光電子的初動能與入射頻率有關(guān)，而與入射光光強(qiáng)無關(guān)。當(dāng)光照射到金屬內(nèi)部的電子它一次吸收了一個能量為hv的光子，電子把這能量的一部分用來克服金屬吸引，一部分轉(zhuǎn)化為離開金屬表面的動能：若電子剛好在金屬表面，則A有極小值A(chǔ)0，電子可獲得最大動能A0稱為“逸出功”或“功函數(shù)”愛因斯坦光電效應(yīng)方程束縛電子h23當(dāng)前23頁，總共31頁。A0為“逸出功”或“功函數(shù)”愛因斯坦光電效應(yīng)方程初動能與頻率有關(guān)。紅限頻率：對照后可得：24當(dāng)前24頁，總共31頁。(3)解釋光電效應(yīng)的瞬時性。電子只吸收一個光子，無需能量的積累過程。愛因斯坦理論圓滿地解釋了光電效應(yīng)。1921年因此獲諾貝爾獎。1916年，密立根（Milikan）對光電效應(yīng)進(jìn)行了精密測量也由此獲1923年的諾貝爾獎（另一原因是他用油滴法精確地測定了電子電量）。金屬A束縛電子h25當(dāng)前25頁，總共31頁。四光的波粒二象性光子不僅具有波動性，同時也具有粒子性，即波粒二象性。

描述光的粒子性

描述光的波動性光子在相對論中能量和動量關(guān)系(2)粒子性：光電效應(yīng)、康普頓散射等(1)波動性：光的干涉和衍射等26當(dāng)前26頁，總共31頁。五光電效應(yīng)的應(yīng)用光控繼電器、自動控制、自動計數(shù)、自動報警等.光電倍增管放大器接控件機(jī)構(gòu)光光控繼電器示意圖27當(dāng)前27頁，總共31頁。社會應(yīng)用--圖像傳感器28當(dāng)前28頁，總共31頁。能源29當(dāng)前29頁，總共31頁。例1

波長為450nm的單色光射到純鈉的表面上。鈉的逸出功為2.28eV。求：(1)這種光的光子能量和