4.2光電效應(yīng)課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性

光電效應(yīng)思考：光究竟是什么？光的反射和折射光的干涉和衍射波特有的現(xiàn)象光的偏振光是橫波麥克斯韋指出：光是一種電磁波光具有波動(dòng)性！

當(dāng)光線照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。一、光電效應(yīng)

光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流

陽(yáng)極陰極光電管二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1、存在飽和電流（2）實(shí)驗(yàn)還表明：在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，即入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)打出的光電子數(shù)越多。陽(yáng)極陰極（1）在光照條件不變的情況下，隨著所加正向電壓的增大，光電流逐漸增大，最后趨于一個(gè)不變的飽和值，這個(gè)飽和值稱為飽和光電流。二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2、存在遏止電壓陽(yáng)極陰極（1）遏止電壓UC：使光電流減小到0的反向電壓（2）遏止電壓UC與光電子的最大初動(dòng)能之間的關(guān)系光電流與電壓的關(guān)系UaOU黃光（強(qiáng)）黃光（弱）遏止電壓I藍(lán)光bU（3）實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于一定顏色（頻率）的光，無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的，即遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)。

頻率越大的光，其遏止電壓也越大。

頻率越大的光，打出的光電子的最大初動(dòng)能就越大！與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)！二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（2）不同金屬的截止頻率不同。

（1）只有當(dāng)入射光頻率

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c

時(shí)，電子才能逸出金屬表面，即入射光頻率低于截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)。3、存在截止頻率（或極限頻率）

c陽(yáng)極陰極

只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針就立即偏轉(zhuǎn)。

光電子發(fā)射所經(jīng)過(guò)的時(shí)間不超過(guò)10－9秒光電效應(yīng)在極短的時(shí)間內(nèi)完成

二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律4、具有瞬時(shí)性陽(yáng)極陰極勒納德等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：

①對(duì)于任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；②當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大；③光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9秒.

二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。

溫度不很高時(shí)，電子不能大量逸出，是由于受到金屬表面層的引力作用，電子要從金屬中掙脫出來(lái)，必須克服這個(gè)引力做功。三、光電效應(yīng)解釋中的疑難不同金屬的逸出功不同（課本32頁(yè)表1）

后三個(gè)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的，所以無(wú)法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來(lái)解釋光電效應(yīng)。1、光越強(qiáng)，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。2、光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)。4、如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需的能量，這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10-9S。3、不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。經(jīng)典理論解釋與實(shí)驗(yàn)規(guī)律的對(duì)比符合矛盾矛盾矛盾1.光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來(lái)被稱為光子。愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)

受到普朗克能量子理論的啟發(fā)，愛(ài)因斯坦于1905年發(fā)表了《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)試探性觀點(diǎn)》，提出了光子說(shuō)。三、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程2.愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程或——光電子最大初動(dòng)能

一個(gè)電子吸收一個(gè)光子的能量hν后，一部分能量用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek，即：三、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程3.光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋（1）愛(ài)因斯坦方程表明，光電子的初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν成線性關(guān)系，與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。只有當(dāng)hν>W0時(shí)，才有光電子逸出。三.愛(ài)因斯坦的光量子假設(shè)三、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率是多少呢？（3）電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時(shí)間，光電流自然幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。（4）光強(qiáng)較時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子多，因而飽和電流大。（2）遏止電壓與入射光頻率間的關(guān)系遏止電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)

由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

愛(ài)因斯坦光子說(shuō)圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。4.光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證

美國(guó)物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性，h的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。三.愛(ài)因斯坦的光量子假設(shè)三、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程光電效應(yīng)現(xiàn)象有力的說(shuō)明了光具有粒子性！1.光的散射

光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。2.康普頓效應(yīng)

1923年康普頓在做X射線通過(guò)石墨散射的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長(zhǎng)相同的射線外，還有比入射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。四、康普頓效應(yīng)3.康普頓效應(yīng)的解釋

康普頓用光子模型成功解釋了這種現(xiàn)象：X射線的光子不僅具有能量，也像其它粒子那樣具有動(dòng)量，X射線的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)要遵守能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律，通過(guò)求解方程，發(fā)現(xiàn)理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)吻合得很好。

康普頓(1892-1962)美國(guó)物理學(xué)家1.有力地支持了愛(ài)因斯坦“光子說(shuō)”；2.首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量”；3.證實(shí)了在微觀世界的