光的粒子性 5.pptVIP

17.2光的粒子性 * 用弧光灯照射擦得很亮的锌板，使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。 一、光电效应现象 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 1. 光电效应 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.光电效应 光电子定向移动形成的电流叫光电流 2.光电效应实验规律 （1）存在饱和电流 实验表明： 颜色一定，入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。 阳极 阴极 I I s U a O U 黄光（ 强） 黄光（ 弱） 光电效应伏安特性曲线 遏 止 电 压 饱 和 电 流 蓝光 U b (2)存在遏止电压和截止频率 阳极 阴极 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。 a.存在遏止电压UC 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。 阳极 阴极 b.对于每种金属，都有相应确定的截止频率?c 。 当入射光频率? 小于?c 时，电子不能逸出金属表面； 阳极 阴极 只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针就立即偏转。 光电子发射所经过的时间不超过10－9 秒 光电效应在极短的时间内完成 (3)具有瞬时性 阳极 阴极 ①对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应； ② 当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，饱和电流越大； ③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大； ④入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒. 实验规律总结 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。 逸出功W0 使电子脱离某种金属所做功的最小值。 光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。 ①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关。 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。 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10-9 S。 √ 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. 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。 二.光电效应解释中的疑难 1.光子： 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hν。这些能量子后来被称为光子。 爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出： 三.爱因斯坦的光量子假设 2.爱因斯坦的光电效应方程 或 ——光电子最大初动能 ——金属的逸出功 W0 一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即： 三.爱因斯坦的光量子假设 3.光子说对光电效应的解释 ①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当hνW0时，才有光电子逸出， 就是光电效应的截止频率。 ②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。 ③光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。 * * *