光電效應(yīng) 鋅板在照射下失去電子而帶正電當(dāng)光照射在金屬表面時(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)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律當(dāng)入射光頻率減小到某一數(shù)值?c時(shí)，A、K極板間不加反向電壓，電流也為0。此時(shí)的光的頻率?c即為截止頻率！1.截止頻率理解：1.金屬要發(fā)生光電效應(yīng)與入射光強(qiáng)弱無關(guān)，只與頻率有關(guān)。2.入射光頻率低于截止頻率時(shí)，不光光照多強(qiáng)，金屬都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)！不同金屬的截止頻率不同。截止頻率與金屬自身的性質(zhì)有關(guān)。 一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光照不變，增大UAK，G表中電流達(dá)到某一值后不再增大，即達(dá)到飽和值。2.飽和電流理解：頻率不變，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。 一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律當(dāng)K、A間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Uc時(shí)，光電流恰為0。Uc稱截止電壓。3.截止電壓理解：光電子克服電場力做功，到達(dá)A極板時(shí)速度剛好為零。同一種金屬，截止電壓只與光的頻率有關(guān)。光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。 一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律即使入射光的強(qiáng)度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉(zhuǎn)。4.光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經(jīng)過的時(shí)間不超過10-9秒（這個(gè)現(xiàn)象一般稱作“光電子的瞬時(shí)發(fā)射”）。 一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律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10-9秒?？偨Y(jié)： 二、光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難逸出功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。幾種金屬的截止頻率和逸出功 二、光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難光越強(qiáng)，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可以獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以截止電壓Uc應(yīng)該與光的強(qiáng)弱有關(guān)。如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需要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。無法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來解釋光電效應(yīng)。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。 三、愛因斯坦的光電效應(yīng)理論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。這些能量子后來被稱為光子。2.愛因斯坦的光電效應(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：——金屬的逸出功 三、愛因斯坦的光電效應(yīng)理論4.光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證美國物理學(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)了愛因斯坦方程，的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 四、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量1.光的散射光束通過某些介質(zhì)時(shí)，可以看到光的散射現(xiàn)象。2.康普頓效應(yīng)1923年康普頓在做X射線通過物質(zhì)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相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長和散射物質(zhì)都無關(guān)。這種波長改變的散射稱為康普頓效應(yīng)。經(jīng)典理論無法解釋康普頓效應(yīng)。經(jīng)典理論認(rèn)為：物質(zhì)中的電子會(huì)隨入射光以相同的頻率振動(dòng)，并向外輻射，即散射光的頻率與入射光頻率相等。而無法解釋有Δλ存在的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。X-ray 四、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量3.康普頓效應(yīng)的光量子理論解釋（1）若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。（2）若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個(gè)原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。（3）因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長改變和散射角有關(guān)。 四、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量4.康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義（1）有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設(shè)。（2）首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量”的假設(shè)。（3）證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的?？灯疹D的成功也不是一帆風(fēng)順的，在他早期的幾篇論文中，一直認(rèn)為散射光頻率的改變是由于“混進(jìn)來了某種熒光輻射”；在計(jì)算中起先只考慮能量守恒，后來才認(rèn)識(shí)到還要用動(dòng)量守恒?？灯疹D于1927年獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。 五、光的波粒二象性光具有波動(dòng)性，又有粒子性，即波粒二象性。光在傳播過程中表現(xiàn)出波動(dòng)性，如干涉、衍射、偏振現(xiàn)象。光在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)表現(xiàn)出粒子性，如光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)。光子能量：光子動(dòng)量：關(guān)于光的本性問題，我們不應(yīng)該在微粒說和波動(dòng)說之間進(jìn)行取舍，而應(yīng)該把它們看作是光的本性的兩種不同側(cè)面的描述。粒子性波動(dòng)性 1．在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度，如圖所示，這時(shí)（）A．鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電B 2．一束黃光照射某金屬表面時(shí)，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是（）A．延長光照時(shí)間B．增大光束的強(qiáng)度C．換用紅光照射D．換用紫光照射D 3．關(guān)于光子說的基本內(nèi)容有以下幾點(diǎn)，不正確的是（）A．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個(gè)光子B．光是具有質(zhì)量、能量和體積的物質(zhì)微粒子C．光子的能量跟它的頻率成正比D．光子客觀并不存在，而是人為假設(shè)的B 4．能引起人的視覺感應(yīng)的最小能量為10-18J，已知可見光的平均波長約為0.6m，則進(jìn)入人眼的光子數(shù)至少為個(gè)，恰能引起人眼的感覺。3 5．關(guān)于光電效應(yīng)下述說法中正確的是（）A．光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光的強(qiáng)度增大而增大B．只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，照射時(shí)間足夠長，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)C．在光電效應(yīng)中，飽和光電流的大小與入射光的頻率無關(guān)D．任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，低于這個(gè)頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)D