第一節(jié)光電效應(yīng)第四章波粒二象性1.能量子假說

熱輻射現(xiàn)象:一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)例如：鐵塊溫度越高從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色。800K1000K1200K1400K光速=波長×頻率1.能量子假說連續(xù)變量∶其數(shù)值是連續(xù)不斷的，相鄰兩個數(shù)值可作無限分割。（如∶人的身高，前年身高1.49m，今年1.51m，該身高是一點(diǎn)點(diǎn)疊加上來的）離散變量∶其數(shù)值只能分立取值（量子化）（如∶人的個數(shù)，帶電體電荷量q）電荷量：元電荷：1.能量子假說

量子化:微觀粒子在發(fā)射和吸收能量的時候，不是連續(xù)的，而是一份一份的。能量是hν的整數(shù)倍。宏觀連續(xù)分立的，量子化的微觀能量子：總能量：普朗克常數(shù)：

頻率：

普朗克2.光子假說愛因斯坦光子假說：光是由大量能量為ε=hν

的光子組成的粒子流組成的，這些光子沿光的傳播方向以光速c運(yùn)動。光照強(qiáng)度:指是單位時間內(nèi)入射到金屬單位面積上的光子的總能量，等于單位時間的光子數(shù)和單個光子能量乘積(E＝nε＝nhν，其中n為單位時間內(nèi)的光子數(shù))光照強(qiáng)度:光子:光速=波長×頻率3.光電效應(yīng)

【問題】把一塊鋅板連接在驗(yàn)電器上，并使鋅板帶負(fù)電，驗(yàn)電器指針張開。用紫外線燈照射鋅板，觀察驗(yàn)電器指針的變化。這個現(xiàn)象說明了什么問題?鋅板在紫光照射下失去電子3.光電效應(yīng)光電效應(yīng)：光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象逸出功W0：使電子脫離某種金屬所做功的最小值逸出的電子稱為光電子光電子定向移動的電流叫光電流金屬中某些電子吸收一個光子獲得能量部分能量用來克服金屬的束縛3.光電效應(yīng)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程：一個電子吸收一個光子的能量hυ后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ek，即：逸出功（只與金屬種類有關(guān)）最大初動能4.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：有4個實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

光電效應(yīng)演示器光電管光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理示意圖4.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.存在截止頻率υc:與入射光強(qiáng)弱無關(guān)，當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應(yīng)光電效應(yīng)產(chǎn)生條件截止（極限）波長截止（極限）頻率4.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

2.光電效應(yīng)具有瞬時性：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)。更精確的研究表明從光照射到產(chǎn)生光電流的時間不超過10－9s.4.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律3.存在飽和電流:

(1)當(dāng)光強(qiáng)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)當(dāng)入射光頻率不變，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射光電子數(shù)越多。IIs1OU黃光(強(qiáng))黃光(弱)飽和電流Is2光電效應(yīng)的伏安特性曲線4.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

4.存在遏止電壓Uc：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，光電流恰為0。

－vmaxEEUFKA速率最大的是vmax遏止電壓與入射光頻率有關(guān)

但是與光強(qiáng)無關(guān)光電效應(yīng)方程∶能量守恒∶測量遏止電壓實(shí)驗(yàn)示意圖4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（2）用弧光燈照射鋅板，驗(yàn)電器

指針張開一個角度（1）使鋅板帶負(fù)電，驗(yàn)電器指針張開。用紫外線燈照射鋅板，觀察驗(yàn)電器指針慢慢閉合。“發(fā)生光電效應(yīng)后，入射光的頻率變高，飽和光電流變大”這句話正確嗎？4.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律兩條對應(yīng)關(guān)系(1)光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；(2)頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大

→遏止電壓大

研究光電效應(yīng)規(guī)律反向電壓陽極陰極正向電壓截止（極限）頻率遏止電壓最大初動能光子能量逸出功光速=波長×頻率光照強(qiáng)度:光子:4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律【例1—課本P98】如圖所示是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備（如夜亮?xí)兿ǖ穆窡簦┯玫降墓饪乩^電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等組成.（1）圖中的a端應(yīng)是電源

極.（2）光控繼電器的原理是當(dāng)光照射光電管時

。（3）當(dāng)用綠光照射光電管陰極K時，可以發(fā)生光電效應(yīng)，則下列說法正確是A.增大綠光照射強(qiáng)度，光電子的最大初動能增大B.增大綠光照射強(qiáng)度，電路中的光電流增大C.改用波長比綠光波長長的光照射光電管陰極K時，電路中一定有光電流D.

改用頻率比綠光頻率高的光照射光電管陰極K時，電路中一定有光電流正極陰極K發(fā)射電子，電路中產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大后的電流使電磁鐵被磁化，將銜鐵吸住;無光照射光電管時，電路中無電流，銜鐵自動離開電磁鐵;4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

【例2—課本P99】某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV，現(xiàn)用波長為2.5×10-7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0×108m/s，元電荷為1.6×10-19C，普朗克常量為6.63×10-34J·s，則鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大動能為多少?求截止電壓?4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

光電效應(yīng)方程∶光電效應(yīng)的EK-ν曲線(1)橫軸上的截距表示

；(2)縱軸上的截距表示

；(3)直線的斜率表示

；截止頻率逸出功的負(fù)值普朗克常量4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律【例3，多選】如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)0.5)。由圖可知A．該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB．該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC．由圖線的斜率求得普朗克常量約為6.5×10-34HzD．該金屬的逸出功為0.5eV4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的UC-ν曲線：直線的橫截距、縱截距、斜率分別表示什么？光電效應(yīng)的UC-ν曲線

－vmaxEEUFKA速率最大的是vmax4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律陽極陰極正向電壓反向電壓IIs1Uc1OU黃光(強(qiáng))黃光(弱)遏止電壓飽和電流藍(lán)光Uc2Is2Is3光電效應(yīng)的伏安特性曲線(1)光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；(2)頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大

→遏止電壓大

光強(qiáng)：4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

【例4—課本P99】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線，如圖所示.請判斷∶（1）三種光的頻率關(guān)系.（2）三種光的波長關(guān)系.（3）三種光的對應(yīng)截止頻率關(guān)系.（4）三次實(shí)驗(yàn)中光電子最大初動能的大小關(guān)系.4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律【例5—課本P100】以往我們認(rèn)識光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示。用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率ν的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向