光电效应-张ppt课件
光电效应光电效应ppt光电效应课件
光电效应光电效应ppt光电效应课件光电效应知识背景：1887年，赫兹在证明麦克斯韦波动理论的实验中，首次发现了光电效应。
当时，赫兹注意到，用光特别是紫外光照射处在火花间隙下的电极，会使火花容易从电极间通过。
勒纳于1900年对这个效应也进行了研究，并指出光电效应应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
上图即为实验装置图，入射光通过石英窗照射到金属表面（阴极）时，就有电子发射出来，当有电子到达阳极时，外电路就有电流。
若光电效应应仅此而已，则并没有什么惊奇之处。
事实上，从光电效应的实验中得到的部分结果，用经典的电磁理论却无法解释。
光电效应课件的一些重要的演示结果如下：（1）当发生光电效应时，光照强度不变时，随着电压的增大，电路内的电流也在增大，但是不会无限增大，有一个最大值，这个最大值就是饱和电流。
当光照强度再增大时，饱和电流的值也会相应的增大。
（2）当外加正向电压V足够大时，从阴极发射的电子将全部到达阳极，光电流i达到饱和。
课件演示发现，在入射光频率v一定时，饱和电流i与光强I成正比。
（3）通常即使加上反向电压，回路中还是有电流，但当反向电压大于一临界值时，电流为零，此临界值称为截止电压-V。
课件演示发现：当入射光频率v一定时，同种金属阴极材料的截止电压-V相同，与光强无关。
（4）尽管对特定的金属阴极材料，截止电压-V与光强度I无关，但它与入射频率v成正比。
从课件演示可以看到每一种阴极材料，都分别有确定的截止频率v0，称为观点效应的红线。
入射光频率v必须大于此值，才能产生光电流，否则，不论光强多大，都无光电流。
v0随着阴极材料的不同而改变。
（4）解释上述问题理论基础：1905年，爱因斯坦提出了光子假设。
这个假设认为，当光照到阴极表面时，所发射的一个电子是从一个单一能量量子获得能量。
这种能量量子被称为光子，它的能量与电磁波的频率v有关，大小为ε=hv，h为普朗克常量。
按照爱因斯坦的观点，当光入射到阴极表面时，光子被电子吸收，电子获得了hv的能量。
光电效应LIPPT课件
I2 I1
I2 I1
U
3．几个概念 (1)遏止电压：使光电流减小到零时的反向电压UC. (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的 _最__小_____频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频 率)．不同的金属对应着不同的极限频率． (3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的 _最__小__值_____，叫做该金属的逸出功．
解析： 光电效应实验中，锌板因逸 出电子带正电，验电器由于与锌板接 触也带正电，其指针也带正电．
答案： 正 正
2．用同一束单色光，在同一条件下先后 照射锌片和银片，都能产生光电效应，在 这两个过程中，对于下列四个量，一定相 同的是___A_____，可能相同的是___C__D___， 一定不同的是____B____．
答案： AD
4．在如图所示的光电管实验中， 发现用一定频率的A单色光照射 光电管时，电流表指针会发生偏 转，而用另一频率的B单色光照 射时不发生光电效应，那么( ) A．A光的频率大于B光的频率 B．B光的频率大于A光的频率 C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a 流向b D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b 流向a
(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发 生作用时往往表现为粒子性． (4)由光子的能量 ε＝hν 和动量 p＝hλ表达式也可以看 出，光的波动性和粒子性并不矛盾．
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，验电器的指针张开了一个角度，如 图所示，这时锌板带____正____电，指针带 ___正_____电．
效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应．
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度___无__关____，
大学物理《光电效应》精品课件
在一定频率的光照射下，电子从金属或金属 化合物表面逸出的现象称为光电效应，逸出的 电子称为光电子。由光电子形成的电流叫光电 流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该 种金属的逸出功。
•外光电效应
由于金属表面的电子吸收外界的光子，克服金属的束缚而逸出金属表面 的现象。
量子”理论的正确。
实验内容
1、测量I－U伏安特性曲线(3650A、4047A） 先测3650A的伏安特性曲线 顺时针旋转“电压调节”旋钮，使电压由-3V逐 渐升高到30V，观察光电流的变化（每隔1V记一 个电流值），记下一组I-U值，然后再将电压从 30V降到-3V。换上4047A的滤色片，再测一遍。 2、测量五个光频率的抬头电压 电压由-3V升高到6V，间隔1V测一个点。当电流 开始变化（急剧变化）时细测几个点（间隔0.1V 或0.2V）。电流起始点所对应的电压值为反向遏 止电压，即抬头电压。
光子的能量和频率成正比：
E h
h 6.631034 J·s
爱因斯坦对光电效应的解释(1905年）
光束由光子构成，频率为v的光束，光子能量为 E h
当光子照到金属表面时，其能量一次为金属中的电子全部吸收， 而不需积累能量的时间。
电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的束缚而作功，余 下的就成为电子离开金属表面后的动能。
和值；对于不同的光强，饱和电流与光强成正比。
（3）当加反向电压时，存在遏止电压，遏止电压的大小反映
光电子初动能的大小。截止电压U0 与入射光频率具有线性关
系。
E k max
1 2
mv
2
e|
U0
|
（4）光电效应是瞬时效应。当光照射到金属表面时， 几乎立即就有光电子逸出，不超过10–9秒。
光电效应光电效应ppt光电效应课件
光电效应光电效应ppt光电效应课件光电效应知识背景：1887年，赫兹在证明麦克斯韦波动理论的实验中，首次发现了光电效应。
当时，赫兹注意到，用光特别是紫外光照射处在火花间隙下的电极，会使火花容易从电极间通过。
勒纳于1900年对这个效应也进行了研究，并指出光电效应应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
上图即为实验装置图，入射光通过石英窗照射到金属表面（阴极）时，就有电子发射出来，当有电子到达阳极时，外电路就有电流。
若光电效应应仅此而已，则并没有什么惊奇之处。
事实上，从光电效应的实验中得到的部分结果，用经典的电磁理论却无法解释。
光电效应课件的一些重要的演示结果如下：（1）当发生光电效应时，光照强度不变时，随着电压的增大，电路内的电流也在增大，但是不会无限增大，有一个最大值，这个最大值就是饱和电流。
当光照强度再增大时，饱和电流的值也会相应的增大。
（2）当外加正向电压V足够大时，从阴极发射的电子将全部到达阳极，光电流i达到饱和。
课件演示发现，在入射光频率v一定时，饱和电流i与光强I成正比。
（3）通常即使加上反向电压，回路中还是有电流，但当反向电压大于一临界值时，电流为零，此临界值称为截止电压-V。
课件演示发现：当入射光频率v一定时，同种金属阴极材料的截止电压-V相同，与光强无关。
（4）尽管对特定的金属阴极材料，截止电压-V与光强度I无关，但它与入射频率v成正比。
从课件演示可以看到每一种阴极材料，都分别有确定的截止频率v0，称为观点效应的红线。
入射光频率v必须大于此值，才能产生光电流，否则，不论光强多大，都无光电流。
v0随着阴极材料的不同而改变。
（4）解释上述问题理论基础：1905年，爱因斯坦提出了光子假设。
这个假设认为，当光照到阴极表面时，所发射的一个电子是从一个单一能量量子获得能量。
这种能量量子被称为光子，它的能量与电磁波的频率v有关，大小为ε=hv，h为普朗克常量。
按照爱因斯坦的观点，当光入射到阴极表面时，光子被电子吸收，电子获得了hv的能量。
光电效应-PPT
放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的
形式辐射出来，因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。设t时间后放
射性元素的质量均为m，由衰变规律知：
。
m
m
A
(
1 2
)
t T1
mB(
1
t
)T2
,
mA
2 mB
2T2 T1
12
热点五 核反应方程
【例5】［2009年高考天津理综卷］下列说法正确的是( B D )
10
热点三 氢原子光谱
【例3】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发 出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原子自发跃迁时发 出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发
跃迁时最多可发出_6__条不同频率的谱线。
【解析】由于这群氢原子自发跃迁 发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系， 故可判断这群氢原子的最高能级为n=4， 画出氢原子谱线示意图(如图3.5-3-2所示 )可知，这群氢原子自发跃迁时最多可 发出6条不同频率的谱线。
0 1
e
)和2个中微
(2)研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017 s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝
1×1037 J/s)。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果
保留一位有效数字)；
(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。(可能用到的数据：银河系质量约为
N
N
0
(
1 2
t
)
,m
m0
(
1 2
t
)
6
要点六 核能的产生和计算
1.核能的计算方法
光电效应课件
印制线断线检侧原理
在需检侧印制线连接焊盘或测试盘上施加任意频率和电压的测试电 压, 然后用光电效应检测仪的检测头与被测印制线接触并向检测方 向移动,同时观察检测信号。当观察到的检测信号突变时, 则可确 定有断线缺陷并找出断线处。 采用光电效应方法检测印制板断线, 可测出断线间隔1微米 以下的非 完全断线状况, 而人工目测仅能检测出30微米以上的完全断线状况。
光电效应测试还可应用于SM T 组装 焊点的故障检测。如图5(a) 所示, 在 组装元器件引脚相连接的焊盘上施 加测试信号, 在元器件引脚上用光电 效应测试仪获取检测信号, 可判断出 焊点开路或接触不良状况。如图(b ) 所示, 用金属板连接相邻引脚进行测 试, 根据光电晶体的感应电场强度与 被测物面积成比例的原理, 当相邻焊 点有桥接( 短路) 现象时, 在引脚上获 取的相应测试信号强度与无桥接现 象时的信号强度成倍数关系 , 据此可 检测出焊点桥接故障。
光电管
光电管的工作原理 :为了把光电子尽可能多地 收集到阳极，以增强光电流，通常还在光电 管两极加上正向电压，如图所示，光电流在 电阻的两端产生电压Uab，随着入射光的强弱 变 化 而 变 化 。这样，光电管就把光信号变成 了电信号。
光电管
• 1. 光电管就是利用光电效应把光信号转变 成电信号的一种传感器。
SMT 组装焊点故障检测 ( a) 焊点开路检侧; (b ) 焊点短路检测
Mechanism Schematic diagram of the TiO2 coating in anticorrosion for metal
TiO2 是一种具有良好物理和化学稳定性的N 型半导体材料, 在紫外光(<387 nm)照射下, 价 带电子(e -)就会被激发到导带, 在价带上产生相应的空穴(h +), e -具有较强的还原性, h+具 有较强的氧化性.当将TiO2 涂覆于金属表面或作光阳极与金属相连时, 光照激发产生的电 子e -由导带进入金属中去, 从而使金属的电极电位降低, 抑制了金属的腐蚀 , 如图1.由此可 以看出, TiO2 对金属起的光防腐蚀作用相当于一种阴极保护效应, 但与牺牲阳极法不同, TiO2 在光防腐蚀过程中没有阳极溶解, 从理论上说TiO2 在防腐蚀作用过程中是非牺牲性 的.因此, TiO2 的光电化学防腐蚀特性具有广阔的应用前景。
高考物理光电效应 PPT课件 图文
应缺少电子而带正电，故验电器指针的负电荷与锌 板正电荷中和一部分电荷后偏角变小，用红外线照 射验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应， 说明锌板的极限频率大于红外线的频率。
056.08年苏北四市第三次调研试题12-2.(1) 12－2．（1）（选修3－5 ）有关热辐射和光的本性， 请完成下列填空题
黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释， 1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份 不可分割最小能量值组成，每一份称为_能__量__子___. 1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子的观点， 认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表
达式为_______h， 并成功解释了______光__电__效__应__现象
B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C．a光在介质中的传播速度大于b光在介质中的传
播速度 D．如果a光能使某种金属
a
真空
b
发生光电效应，b光也一定能 使该金属发生光电效应
介质
065.08年南京一中第三次模拟13(2)
13．(2) (3-5模块)（3分）如图所示是使用光电管的
原理图。当频率为 的可见光照射到阴极K上时，电
C为粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式
结构模型。
D为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续；
不论在生活中还是网络里，人人都会有朋友。如果没有朋友情，生活就不会有悦耳的和音，就如死水一滩；友情无处不在，它伴随你左右，萦绕在你身边，和你共渡一生。 友情，是雨季中的一把小伞，它撑起了一个晴朗的天空；友情，是风雪之夜的一杯淡茶，它能将寒意驱走，带来温暖；友情，是迷途中的一盏灯，它在你迷失时给你方向……人生漫漫，若能拥有一段地久天长的相知相伴的友情，生命亦无憾。 大千世界，红尘滚滚，一年又一年的风风雨雨，几许微笑，几丝忧伤，随着时间小河的流淌，许多人和事都付之东流去。但有一种人却随着时间的推移，你与ta的交往，如陈年酒香，沁人心肺。你与ta的友情是世上最珍贵的情感。这种友情是一种最纯洁、最高尚、最朴素、最平凡的感情。也是最浪漫、最动人、最坚实、最永恒的情感。 小时候，友情是简单的一个玩伴，是一份哭哭笑笑的天真无邪。儿时的友情是真切的我和你，可以肆无忌惮的吵架，互相赌气撅起的嘴，片刻之后又携手言欢。那时的友情是那一块小小的糖，甜甜的味道，永远留在了儿时的记忆里，无论何时回味起，都是美滋滋的。 长大后，友情是一樽透明的酒杯，举杯邀明月时，对影成三人。失败或落寞时的酒话连篇，ta不会觉得你烦。友情，是伤心不必躲在一个角落悄悄地哭泣，ta默默地陪你，告诉你在哪里跌倒的就在哪里爬起来。于是，成长里有我们友情地久天长的足迹。
光电效应ppt课件
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10-9s.
三.光电效应解释中的疑难
温度不很高且没有光照时，电子能否大量逸出 金属表面？
不能。由于受到金属表面层内的一种引力作用， 电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个阻力做功。
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.
光电效应显示了光的粒子性。光子不但具有能量， 也具有动量。
爱因斯坦由于对光电效
应的解释和对理论物理
学的贡献获得1921年诺
贝尔物理学奖
。
密立根由于研究基本电荷和 光电效应，特别是通过著名 的油滴实验，证明电荷有最 小单位。获得1923年诺贝 尔物理学奖
练习 课本例题P34
分析 由上面讨论结果 h W0 eUc
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， 是光电效应的截止频率。
c
W就0
h
②电子1次只能吸收1个光子的全部能量，不能 积累能量，光电流几乎是瞬时发生的。
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。
这些能量子后来被称为光子。
爱因斯坦的光子说
E h
四.爱因斯坦的光量子假说
1.光子：
2.爱因斯坦的光电效应方程
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 出后电子的最大初动能Ek，即：
h Ek W0
或 Ek h W0
Ek
1 2
me
vc2
——光电子最大初动能
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入光孔
调节高低
实验仪器
电压输出 电流量程 电压极性
电压调节
实验仪器（减光片）
注意事项
1. 充分理解仪器使用要求和操作顺序。不 要随意拆卸电缆和导线，保证接触良好。
2.不要让光源的出射光直接入射光电管，保 证光电管安全，并注意保护滤色片、减光片。
3.在变换电压量程和极性时，需将电压调节 为零，不允许随意改变电压量程和极性；
-0.4
-0.6
-0.8
U (V)
-1.0
-1.2
-1.4
-1.6
-1.8
4.5
5.0
5.56.0Fra bibliotek6.57.0
v (10^14Hz)
由斜率可计算h 与纵轴截距可计算逸出功A
7.5
8.0
8.5
Ua
h
e
A e
实验仪器装置
光源 （高压汞灯）
滤色片
光电管 暗盒
微电流 测试仪
减光片
实验仪器
电源开关
出射孔遮光盖
误差分析
a. 实测曲线
b. 理论曲线
c. 阳极电流：A极难免粘 上阴极材料，受光照 后也要发射少量光电 子，构成反向电流。
d. 漏电流：爱因斯坦方 程在绝对零度下严格 成立。常温下，电极 要发射少量热电子， 加上管壳和管座的漏 电构成暗电流。
理论曲线 实测曲线
漏电流
抬头电压
实验内容
1. 测量光电管的伏安特性曲线： 入射光的波长分别为365.0nm 、404.7nm 、435.8nm 。 （电压： －3V～＋30V，在－2V～0V多测几个点） 2.测量入射光的“抬头电压”： 波长分别为365.0、404.7、435.8、 546.1、577.0nm。 （电压： －3V～0V） 3.观测入射光强与饱和电流的关系。 入射光为577.0nm，测量光强为100 ％、 75％、50％、 25％时的饱和光电流。 （电压： 15V～ 30V）
1900年，普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858—1947）提 出量子假设。
1905年，爱因斯坦提出光量子概念， 解释了光电效应现象。
三、实验原理
光电效应：电子从受辐 射作用的材料中释放出 来的过程，叫做光电效 应；发射出来的电子叫 做光电子。
光电效应示意图
【实验事实】
(1)饱和光电流： 饱和光电流强度与入射光强度成正比。
(2)每个光电子的初动能 1 mv随2 入射 2
光频率提高而增大，与入射光强无关； (3)存在截止频率：对某一种金属来说，只
有当入射光的频率大于某一频率时，电 子才能从金属表面逸出，电路中才有光 电流，这个频率叫做截止频率. (4)光电效应是瞬时效应。
光电效应
外光电效应—— 光作用下金属表面逸出电子,
ex:光电倍增管
内光电效应——
光电导效应：半导体材料在光照下，电子受能量大于
电子禁带宽度的光子作用激发导带，增 加电导率的现象
ex:光敏电阻 光生伏打效应：半导体材料在pn结处形成内建电场，
光照下，激发子在内建电场作用下形 成电动势的现象。
ex:太阳能电池、硅光电池
数据处理
1.绘出365.0nm、404.7nm和435.8nm光的I～U伏安 特性曲线。
2.利用抬头电压与入射光频率关系图，用图解法计算普
朗克常数h，并计算与公认值的百分误差。 公认值h＝6.626076×10－34 J·s。
3.对实验过程和结果分析讨论，并可进行展开。
抬头电压与入射光频率关系图
I Ih
Ua 0
Ua
3 2 1
U
0
截止频率
爱因斯坦光电方程
1 mv 2 h A
2
爱因斯坦认为光束可以看成是由微粒构成的粒子 流，这些粒子流叫做光量子（光子）。
一个频率为 的光子具有能量 h 阴极金属材料的逸出功为 A
阴极表面电子吸收光子的能量，当 ＞h A
电子逸出，并具有初动能 1 mv 2 2
光电效应
Albert Einstein 1879-1955
1921年诺贝尔物理学 奖
华东理工大学物理实验中心
一、实验历史背景及意义
在物理学史上，光电效应现象的发现，对光的本 性—波粒二象性的认识，具有极为重要的意义， 它给量子论以直观、明确的证明。
赫兹在研究紫外线对火花放电的影响 时发现了光电效应。后来勒纳德等人 制作了二极管研究了这一现象。当时 无法用经典理论解释。