(
课件网) 第四章 原子结构和波粒二象性 4.2光电效应 关于光的争论 托马斯·杨 马吕斯 菲涅耳 爱因斯坦 PK 麦克斯韦 把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。 请观察 这个现象说明了什么问题？ 用紫外线灯照射的瞬间，检流计指针发生明显偏转。 实验现象： 这意味着，紫外线会让电子从锌板表面逸出到达铜网。 新知讲解 当光线（包括不可见光）照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。 光电子定向移动形成的电流叫光电流。 思考与讨论 电子为什么会逸出？ 逸出功：外界做功使电子脱离金属，做功最小值叫作这种金属的逸出功。 逸出功的大小应该与材料自身有关。 设计电路 设计实验探究光电效应中电子 的逸出情况与光照强弱、光的频率等的关系 实验预测 依据光是电磁波的传统理论，预测实验可能出现哪些现象？ 1.光电流与频率无关，无论光照强度多大，只要有光就可以，当电子积累的能量达到一定程度就一定会逸出，形成光电流。 2.光强越大，光电子动能越大。 3.光强越大，电子积累能量用时越短。光照强度弱，用时长。 4.同一光照强度，正向电压越大，到达正极的光电子越多，光电流越大。 1.是否一定会形成光电流，与光的频率有关系吗？ 2.逸出光电子的动能与什么有关？ 3. 光电子积累能量需要时间吗？ 4.同一光照强度，光电流大小与加速电压有无关系？ 在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。 在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。 这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。 这说明，对于一定频率（颜色）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 1、存在饱和电流 一、光电效应的实验规律 反向电压增加，光电流减小。 2、存在遏止电压：Uc 光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。 拥有最大初动能（能量）的光电子到达A极时，动能刚好减小为零，而动能的改变是由于电场力做功： 施加反向电压 实验表明当入射光的频率改变时，遏止电压也会发生变化。 3、存在截止频率 大量实验表明：入射光的频率必须高于某一极限频率才能发生光电效应。当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。 实验表明，不同的金属材料的截止频率不同。换句话说，截止频率与金属自身的性质有关。 实验现象： 紫外光可以让锌片发生光电效应，日光灯不能。说明光电效应与入射光的频率有关。 金属 钨 钙 钠 钾 铷 vc/（1014HZ） 10.95 7.73 5.53 5.44 5.15 W0/eV 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13 几种金属的截止频率和逸出功 实验现象： 光照的瞬间检流计发生偏转 4、光电效应具有瞬时性 实验发现：无论入射光多弱，都会在照射到金属时立即产生光电子，精确测量表明这个时间<10-9s，也就是说电子不需要积累能量的时间。 光的电磁理论与光电效应的矛盾 要点总结 电磁理论 ＊不存在截止频率 ＊遏止电压→光强 ＊需要长时间 存在截止频率 遏止电压 →频率 瞬时<10-9s 实验结果 光电效应中的一些重要现象无法用经典电磁理论解释，这引发了物理学家们的认真思考。 二、爱因斯坦的光电效应理论 1. 光量子理论 能量量子化认为：电磁波的辐射和吸收是不连续的，一份儿一份儿的，每一份叫做一个能量子。 爱因斯坦认为：光本身就是由一个个不可分割能量子组成的。每一份称为光量子，简称光子。 E = hν 光子的能量： 2. 光电效应方程 EK=hν-w0 ———光电子最大初动能 ———金属的逸出功 W0 金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，一部分大小为W0的能量被 ... ...
