高中物理选修35人教版同步辅导与检测课件:17.2光的粒子性
高中物理17.2光的粒子性(第1课时)课件新人教版选修3-5

的应用。
在光电效应的实验中,利用视频演示了锌板在紫外光和白炽灯照射下 发生的现象,使学生产生了浓厚的学习兴趣。并通过展示原理图,让学生
了解光电效应实验的原理和规律。在介绍爱因斯坦的光电效应方程理论的
时候,可以结合学生以往对功能关系的学习,进而得出矛盾的观点,引出 光电效应理论的验证,并通过光控继电器和光电倍增管的例子,说明光电 效应在近代技术中的应用,使学生能结合生活生产活动,联系物理的理论 学习。
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。 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。
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
新 课 导 入
19世纪初期,光的波动说占主导地位
托马斯· 杨 光的干涉
菲涅尔 光的衍射
马吕斯 光的偏振
19 世纪 60 年代和 80 年代,麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实 验上确认了光的电磁波本质,光的波动理论似乎已经完美了。 不断发现和认识新现象,进而理解事物的本性,这是一切科学 发展的必由之路。人类对光的认识也是如此。重新提出“光的粒子
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 s。
─9
逸出功 W0 :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。
人教版高中物理选修3-5同步练测:第十七章第二节光的粒子性(含答案).docx

高中物理学习材料桑水制作第二节光的粒子性建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题(本题包括10小题,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分,共40分)1.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器的指针就张开一个角度,如图1所示,这时()图1A.锌板带正电,指针带负电B.锌板带正电,指针带正电C.锌板带负电,指针带正电D.锌板带负电,指针带负电2.(上海物理)光电效应的实验结论是:对于某种金属()A.无论光强多强,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱,产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大3.在X射线管中,由阴极发射的电子被加速后打到阳极,会产生包括X光在内的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量ℎ、电子电荷量e和光速c,则可知该X射线管发出的X光的()A.最短波长为ceUℎB.最长波长为ℎceUC.最小频率为eUℎD.最大频率为eUℎ4. (重庆理综)真空中有一平行板电容器,两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为λ1和λ2)制成,极板面积为S,间距为d.现用波长为λ(λ1<λ<λ2)的单色光持续照射两板内表面,则电容器的最终带电荷量Q正比于()A.dS(λ−λ1λλ1) B.dS(λ2−λλλ2)C.Sd(λ−λ1λλ1) D.Sd(λ2−λλλ2)5.入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,那么()A.从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D.有可能不发生光电效应6.下列对光子的认识,正确的是()A.光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的光电子B.光子说中的光子就是光电效应中的光电子C.在空间传播中的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光的能量子,简称光子桑水D.光子的能量跟光的频率成正比7.对光电效应的解释正确的是()A.金属内的每一个电子都要吸收一个或一个以上的光子,当它积累的能量足够大时,就能逸出金属B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所做的最小功,便不能发生光电效应C.发生光电效应时,入射光越强,光子能量就越大,光电子的初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不同的,因此使不同金属产生光电效应的入射光最低频率也不同8.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k−ν图.已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个E k−ν坐标图中,用实线表示钨,虚线表示锌,则正确反映这一过程的图象是图2所示中的( )图29.关于光电效应,下列说法正确的是()A.极限频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多10.(江苏高考)研究光电效应规律的实验装置如图3所示,以频率为ν的光照射光电管阴极K时,有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压,光电子从阴极K发射后将向阳极图3A做减速运动.光电流i由图中电流计G测出,反向电压U由电压表V测出.当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数称为反向截止电压U0.图4表示光电效应实验规律的图象中,错误的是()图4二、填空题(本题共2小题,每小题6分,共12分.请将正确的答案填到横线上)11.在伦琴射线管两极间加6.63×104 V的电压,设从阴极发出的电子的初速度为零,加速到达阳极时具有的动能的10%变为伦琴射线的光子的能量,普朗克常量为 6.63×10-34 J·s,电子电荷量为1.6×10-19 C,伦琴射线的波长为 .12. (上海物理)如图5所示,用导线将验电器与洁净锌板连接,触摸锌板使验电器指示归零,用紫外线照射锌板,验电器指针发生明显偏转,接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板,发现验电器指针张角减小,此现象说明锌板带电(选填“正”或“负”);若改用红外线重复以上实验,结果发现验电器指针根本不会偏转,说明金属锌的极限频率红外线的频率(选填“大于”或“小于”).图5三、计算与简答题(本题共4小题,共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)桑水13.(8分)光具有波动性已被人们所接受,光具有能量,光的能量是连续的还是分立的? 光是否也具有粒子性呢?14.(13分)已知金属铯的极限波长为0.66μm.用0.50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳?铯金属的逸出功为多少焦耳?15.(13分)一束频率为5×1014 Hz的黄光,以60°的入射角从真空中射入玻璃,其折射角为30°,求黄光在玻璃中的速度、波长和每个光子的能量.16.(14分)在半径r=10 m的球壳中心有一盏功率为P=40 W的钠光灯(可视为点光源),发出的钠黄光的波长为λ=0.59μm,已知普朗克常量ℎ=6.63×10-34J·s,真空中光速c=3×108 m/s.试求每秒钟穿过S=1 cm2球壳表面的光子数目.桑水第二节光的粒子性答题纸得分:一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空题11. 12.三、计算与简答题1314.1516.桑水第二节光的粒子性参考答案一、选择题1.B 解析:本题应从光电效应、验电器原理来考虑解答.锌板原来不带电,验电器的指针发生了偏转,说明锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应,发生光电效应时,锌板向空气中发射电子,所以锌板带正电,验电器指针亦带正电,故B对.2. AD 解析:能不能发生光电效应,取决于灯光的频率是不是大于极限频率与灯光的强度无关,A对,B错;由E k=ℎν−W知,灯光频率ν越大,光电子的最大初动能E k就越大,与灯光的强度无关,C错.D 对.3. D 解析:电子被电场加速获得的动能为eU.产生光子能量的最大值E=ℎν=eU.故光子频率的最大值为ν=eUℎ.光子波长的最小值为λ=cν=ℎceU,选项D正确.4.D 解析:由C=QU 可知,Q=CU=εS4πkdU.从金属板钾中打出的光电子的最大初动能E km=ℎcλ−ℎcλ2,当eU=E km时极板上带电荷量最多,联立可知D项正确.5.C 解析:发生光电效应几乎是瞬间的,所以选项A错误.入射光强度减弱,说明单位时间内入射光子数减少;频率不变,说明光子能量不变,逸出的光电子最大初动能也就不变,选项B也是错误的.入射光子数目减少,逸出的光电子数目也减少,可见选项C正确.入射光照射到某金属上发生光电效应,说明入射光频率大于这种金属的极限频率,一定能发生光电效应,故选项D错误.6. CD 解析:根据光子说,在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光的能量子,简称光子,而牛顿的“微粒说”中的微粒指的是宏观世界的微小颗粒,光电效应中的光电子指的是金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚,逸出金属表面,称为光电子,故A、B选项错误而C选项正确.由E=ℎν知光子能量E与其频率ν成正比,故D选项正确.7.BD 解析:按照爱因斯坦光子说,光子的能量是由光的频率决定的,与光强无关.入射光的频率越大,发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大,但要使电子离开金属,需使电子吸收一个光子,因此只要光子的频率低,即使照射时间足够长,也不会发生光电效应.从金属中逸出时,只有在金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小,这个功称为逸出功,不同金属逸出功不同.故正确选项为B、D.8. A 解析:根据爱因斯坦光电效应方程E k=ℎν−W.设极限频率为ν0,则W=ℎν0, E k=ℎν−ℎν0=ℎ(ν−ν0).9. A 解析:由爱因斯坦光电效应方程可知W=ℎν0,所以极限频率越大,逸出功越大,A正确;低于极限频率的光无论强度多大,照射时间多长,都不可能产生光电效应,B错误;光电子的最大初动能还与照射光子的频率有关,C错误;单位时间内逸出光电子个数与光强成正比,与频率无关,D错误.10. B 解析:A选项,反向电压U和频率一定时,发生光电效应产生的光电子数与光强成正比,则单位时间到达阴极A的光电子数与光强也成正比,故光电流i与光强I成正比,A正确.B选项,由动能定理,−qU0=0−E km,又因E km=ℎν−W,所以U0=ℎq ν−Wq,可知截止电压U0与频率ν是线性关系,不是正比关系,故B错误.桑水C选项,光强I与频率ν一定时,光电流i随反向电压的增大而减小,又据光电子动能大小的分布概率及发出后的方向性可知C正确.D选项,由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的,时间小于10-9 s,10-9 s后,光强I和频率ν一定时,光电流恒定,故D正确.二、填空题11. 1.875×10-10 m解析:电子在伦琴射线管中加速到阳极所获得的动能E k=eU伦琴射线光子的能量E=ηE k =ℎcλ光子的波长λ=ℎcηE k =ℎcηeU= 6.63×10−34×3.0×1080.1×1.6×10−19×6.63×104m=1.875×10−10 m.12.正大于解析:紫外线照射锌板后,与锌板相连的验电器指针发生明显偏转,可知锌板带电.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,因此橡胶棒与锌板接触,验电器指针张角变小,说明锌板上的电荷与橡胶棒上的电荷电性相反,由此可判断锌板带正电.金属要发生光电效应,入射光的频率必须大于金属的极限频率,本题中红外线照射锌板.验电器指针不偏转,说明没发生光电效应.因此可判断锌的极限频率大于红外线的频率.三、计算与简答题13.解析:光的能量是分立的,具有量子化特点,光具有粒子性14. 9.6×10-20J 3.0×10-19 J解析:光波的波长越小,频率就越大,光子的能量就越大,反之光子能量就越小.当光子能量等于逸出功时波长最长,所以W=ℎν0=ℎcλ0=6.63×10-34×3×1080.66×10−6J≈3.0×10-19 J.由爱因斯坦光电效应方程12mv02=ℎν−W所以12mv02=ℎcλ−ℎcλ0=6.63×10−34×3×108×(10.50×10−6−10.66×10−6) J≈9.6×10-20 J.15. v=1.732×108 m/s λ=3.5×10-7 m E=3.3×10-19 J16. 9.4×1012个解析:钠黄光的频率ν=cλ=3×1080.59×10−6Hz=5.1×1014 Hz则一个光子的能量E0=ℎν=6.63×10-34×5.1×1014 J=3.4×10-19 J 又钠黄灯在t=1 s内发出光能E=Pt=40×1 J=40 J那么在t=1 s内穿过球壳S=1 cm2的光子能量E1=S·E4πr2=1×10−44×3.14×102×40 J=3.2×10−6 J则每秒钟穿过该球壳1 cm2面积的光子数n=E1E0= 3.2×10−63.4×10−19=9.4×1012(个).桑水。
人教版物理(选修3-5)课件:17.2光的粒子性(40页)

二、爱因斯坦的光电效应方程 1.光子说:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的, 而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,这些能量 子被称为光子,频率为ν的光的能量子为hν.
2.光电效应方程 (1)表达式:hν=Ek+W0或Ek=hν-W0. (2)物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是 hν,这些能量一部分用于克服金属的逸出功,剩下的表现为逸 出后电子的初动能Ek.
)
A.极限频率越大的金属材料逸出功越大 B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效 应 C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金 属的逸出功越小 D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的 光电子数就越多
解析 逸出功W=hν0,ν0越大,W越大,故A选项正 确.每种金属都存在极限频率,小于极限频率的光照射时间再 长也不会发生光电效应,故B选项错误.由Ek=hν-W知,在 光照频率不变的情况下,Ek越大,W越小,故C选项错误.单 位时间内逸出的光电子数与光强有关,D选项错误.
3.应用光电效应方程解释光电效应 (1)爱因斯坦光电效应方程表明,光电子的最大初动能Ek 与人射光的频率ν成线性关系,与光强无关.只有当hν>W0 W0 时,才有光电子逸出,νc= h 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,光电子几多,照射金属时产生的 光电子多,因而饱和电流大,所以饱和电流与光强成正比. 4.遏止电压Uc与频率ν、W0的关系 hν W0 由Ek=eUc和Ek=hν-W0联立得Uc= e - e .
教材拓展提升
欲穷千里目 更上一层楼
一、光电效应中应区分的概念 1.光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电,光电 子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,光子是光电效应 的因,光电子是果.
2013-2014学年高中物理人教版选修3-5同步辅导与检测课件:第17章 第2节 光的粒子性

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一、光电效应
1.光电效应现象 如右图所示,用弧光灯照射锌板,
与锌板相连的验电器就带正电,即锌
板也带正电.这说明锌板在光的照射
下发射出了电子.
(1)定义:在光的照射下物体发射出电 子的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做光电子.
(2)研究光电效应的实验装置 (如右图所示).阴极K和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极,
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④光电效应具有瞬时性.从光照射到金属表面到其表面逸出 光电子的时间一般不超过___1_0_-_9__ s,即光电效应几乎是瞬时 的.
2.光电效应解释中的疑难 (1)逸出功: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,用字母____W_0___表示,不同金属的逸出功是 __不__同____的. (2)光电效应中,经典电磁理论无法解释的有:光电子初动能 与光强弱__无__关____,遏止电压Uc与光强弱___无__关___;发生光电效 应时,入射光的频率存在一个_极__限__频__率_;发生光电效应的时间只 需___1_0_-__9 _ s;遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系.
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密立根对光电效应进行了长期研究.在1916年发表的论 文中,他公布了实验结果:光电子的最大动能与入射光频率 的关系曲线,确实是一条直线,由直线斜率还精确测定了h的 值.他写道:“尽管有时我认为我掌握了与该方程不相符合 的证据,但我发现,研究的时间越长,误差消除得越干净, 方程预见的结果就越发符合我观察到的结果.”但他仍然认 为“引出该方程的物理理论似乎是完全站不住脚的”.从中 我们可以见到,虽然密立根对光子说采取排斥态度,但他毕 竟是一位科学家,具有实事求是的科学精神.密立根的实验 结果促成爱因斯坦“因在数学物理方面的成就,尤其是发现 了光电效应的规律”而荣获1921年的诺贝尔物理学奖,密立 根也“因基本电荷及光电效应方面的工作”而荣获1923年的 诺贝尔物理学奖.
2013-2014学年高中物理人教版选修3-5同步辅导与检测课件第17章第2节光的粒子性

度范围内(<10-9 s)观察不出这两者间存在滞后现象.
入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射 光的强度减弱,而频率保持不变,那么( )
A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔 将明显增加
B.逸出的光电子的最大初动能将减小
C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小
④光电效应具有瞬时性.从光照射到金属表面到其表面逸出 光电子的时间一般不超过___1_0_-_9__ s,即光电效应几乎是瞬时 的.
2.光电效应解释中的疑难
(1)逸出功: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,用字母____W_0___表示,不同金属的逸出功是 __不__同____的.
极A在密封的真空玻璃内,阴极K在受到光照时会发射光 电子,阳极A吸收光电子而形成光电流.实验结果表明:
①存在饱和电流.如上图所示实验中,在光照条件不变情
况下,阳极A与阴极K间电压增大,光电流趋于一个___饱__和___值,
即使再增大电压,电流_____不__会_,增入大射光越强,_____饱__和_电越流 大.这表明入射光越强,阴极K在单位时间内发出的光电子数 目____越__多__.
后,电子摆脱束缚要消耗一部分能量,剩余的能量以光电
子的动能形式存在,这样光电子的最大初动能Ekm=
1 2
mvm2
不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的
能量跟它的频率成正比,即E=hν,式中h叫普朗克常量.(h
=6.63×10-34 J·s).
(2)光电效应方程:Ekm=hν-W.
其中Ekm=
1 2
mevm2为光电子的最大初动能,W为金属
高中物理17.2光的粒子性课件新人教版选修3-5

第2节 光的粒子性
课前自主学习
一、光电效应及其规律
1.光电效应:在光的照射下物体发射电子的现象,发射出 来的电子叫做 光电子 。
2.光电效应的实验规律。 (1)存在 饱和 电流。 (2)存在遏止电压和 截止 频率。 (3)始带负电并与锌板相连,当用紫外线灯照射时, 验电器夹角如何变化?
提示:验电器夹角会先减小,待负电荷完全中和后,验电器 会因带正电张角再次变大。
课堂合作探究
光电效应中的两个决定关系 1.逸出功 W0 一定时,入射光的频率决定着能否产生光电效 应以及光电子的最大初动能。 2.入射光的频率一定时,入射光的强度决定着单位时间内 发射出来的光电子数。
利用光电效应规律解题的技巧 1.光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和 值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)。因为光电 流未达到饱和值之前,其大小不仅与入射光的强度有关,还与光 电管两极间的电压有关,只有在光电流达到饱和值以后才和入射 光的强度成正比。
易错警示培优
课堂对点练习
高中物理人教版选修3-5课件:17.2 光的粒子性

-9-
2
光的粒子性
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X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
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光的粒子性
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首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
3.康普顿效应 (1)在光的散射中,除了与入射波长 λ0 相同的成分外,还有波长大于 λ0 的 成分。这个现象称为康普顿效应。 (2)康普顿效应的意义:康普顿效应表明光子除了具有能量之外,还具有 动量,深入揭示了光的粒子性的一面。
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
探究一
探究二
探究一正确理解光电效应中的五组概念 问题导引
将锌板和验电器连在一起,然后用紫外线灯照射锌板,会发生一个奇妙 的现象,验电器的金属箔片张开一个角度,这一现象说明了锌板在紫外线照 射下带电了。为什么会这样呢?验电器上带何种电荷?
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光的粒子性
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INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
1.光电效应 (1)光电效应:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出的现 象。 (2)光电子:光电效应中发射出来的电子。 (3)光电效应的实验规律: ①存在着饱和光电流:在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流 越大。这表明对于一定颜色的光,入射光越强,单位时间内发射的光电子数 越多。 ②存在着遏止电压和截止频率:光电子的最大初动能与入射光的频率 有关,而与入射光的强弱无关。 当入射光的频率低于截止频率时不能发生光 电效应。 ③光电效应具有瞬时性:光电效应几乎是瞬时发生的,从光照射到产生 光电流的时间不超过 10-9 s。 (4)逸出功:使电子脱离某种金属所做功的最小值。不同金属的逸出功 不同。
高中物理选修3-5:17.2-光的粒子性2021文档PPT

三、实验研究光电效应的规律
1、存在饱和电流
当A接正极,K接负极
时,控制入射光的强度一
定,使UAK从0开始增大,
A
观察到电流表的示数一开
始增大,到某一数值后就
阳极
不再增大。
这个最大电流就叫做
V
饱和电流。
实验表明:
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。
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hν>W0时,才有光电子逸出,
光电效应的截止频率。
c
W 0就是
h
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。
阴极
K
G
对存在饱和电流的解释:
在一定的光照条件下,单位时 间内阴极发射出的光电子数目 是一定的, K板逸出的电子向 各个方向运动,如果不加电 压,很多电子无法到达A板,无法 形成较大电流。
加上电压后,越来越多的电 子到达A板,电流越来越大。
但是,如果所有电子都达到 了A板,继续增大电压,就无法 再增大电流。
E v
-
F E
3.光电子的能量只与入射光的颜色(频率)有关,与 入射光的强弱无关
3、存在截止频率νc
当入射光的频率减小 到某一数值νc时,无论光 的强度多大,加上怎样的 电压,都不会有光电流。
这个临界频率叫做截 止频率νc或极限频率。
注(1)入射光的频率低于截止 频率时不发生光电效应。