The Photoelectric Effect要点.ppt

光电效应(The Photoelectric Effect) 光的量子说(proton theory) 把擦得很亮的锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针发生了偏转。 说明什么现象？ 实验演示 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 当光线照射在金属表面时，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。 一. The Photoelectric Effect 1、什么是光电效应现象？ 2、什么是光电子？ 3、什么是光电流？ 4、什么是光电子最大初动能（maximum kinetic energy）？ 光电子从阴极K向阳极A运动，形成的电流叫光电流。 金属表面原子的最外层电子从金属中逸出的初动能叫最大初动能。 二.光电效应的实验规律 1、存在截止频率（threshold frequency） 对于给定的光电阴极材料，都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率ν0，叫做光电效应的截止频率。 只有超过截止频率的光，才能引起光电效应。不同金属材料的截止频率不同。 当入射光频率低于截止频率时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。即不能发生光电效应。 2、光电流 当入射光的频率高于截止频率、光电流出现时，光电流的大小由光强决定，光强越大，光电流越大。 光照不变，增大UAK，A表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。 入射光越强，光电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。 3、光电子的最大初动能 从阴极出发的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系。 存在遏止电压UC： 使光电流减小到零的反向电压 U=0时，I≠0，因为电子逸出金属表面有初速度 加反向电压，如左图所示： 光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。 根据动能定理有： 由于电子受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功（ Φ ）。 Ek= hf-Φ 实验表明:对于一定颜色（频率）的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的. 光的频率? 改变时，遏止电压也会改变。 光电子的能量只与入射光的频率（frequency）有关，与入射光的强弱（intensity）无关。 存在遏止电压UC： 实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。 更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9 秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。 4、光电效应具有瞬时性 三.光电效应解释中的疑难 2 .经典理论的疑难 ①光越强，光电子的初动能应该越大，实验表明光电子的最大初动能只与光的频率有关。 ②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率（energy can be accumulated）。 ③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10－9s。 以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。 1、经典电磁理论：1、光的能量是连续的 2、光强越大，光的能量越大。 1 . threshold frequency 使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功Φ（work function energy ），并对应其截止频率（threshold frequency）。 温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。 三.光电效应解释中的疑难 使光电流减小到零的反向电压 加反向电压，如右图所示： 光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若 最大的初动能 U=0时，I≠0，因为电子有初速度 则I=0，式中UC为遏止电压 (2)存在遏止电压和截止频率 a.存在遏止电压UC： b.存在截止频率f0（threshold frequency） 从实验中可以看出，当入射光的频率减小到某一数值νC时，即使不施加反向电压也没有光电流，这表明已经没有光电子了。 f0称为截止频率或极限频率。 当入射光频率低于截止频率（ f0 ）时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。即不能发生光电效应。 (2)存在遏止电压和截止频率 光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hf。这些能量子后来被称为光子（photon）。 爱因斯坦的光子说 爱因斯坦从普朗克的