17.2光粒子性(2)(详细)
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17.2_光的粒子性
实验步骤：
（1）将图17.2-2电路图电源正负对调，滑动变阻器 滑动触头滑至最左边，用频率为ν1 的光照射，此时 电流表中有电流。 将滑动变阻器滑动触头缓慢右滑， 同时观察电流表，当电流表示数为零时，停止滑动。 记下伏特表的示数U1。
（2）用频率为ν2的光照射，重复（1）的操作，记 下伏特表的示数U2。
若入射光强度一定时，入射光的光子数便取决于光子 的能量了，根据光子说可知E=hν，频率越大的光 子数就少，饱和光电流便小了，所以在光强一定时， 入射光的频率越大，则饱和电流越小.
五、光电效应方程的图像：
1、外加电压和光电流的关系（同种金属）
I
黄光（强）
蓝光
黄光（弱）
U c1 Uc2
O
U
光的强弱影响饱和电流 光的频率影响遏制电压
【课堂练习】 例3、在可见光范围内，哪种颜色光的光子能 量最大？想想看，这种光是否一定最亮？为 什么？ 答案： 在可见光范围内，紫光的光子能量最大， 因为其频率最高，但紫光不是最亮的。 光的亮度由两个因素决定，一为光强， 二为人眼的视觉灵敏度。 在光强相同的前提下，由于人眼对可见 光中心部位的黄绿色光感觉最灵敏，因此黄 绿色光应最亮。
阴极
A
阳极
K
G
V
思考2：如何才能使电流为0？
2、存在遏止电压Uc （反向截止电压）
当A接负极，K接正极 时，控制入射光的强度一 定，使UKA从0开始增大， 观察到电流表的示数逐渐 减小到0。 电流刚减小到0时对应 的UKA叫做遏止电压Uc。
阴极
A
阳极
K
G
V
对存在遏止电压的解释：
加上反向电压后，电 子受到的电场力方向与运 A 动方向相反，电子减速。 一 如果反向电压足够大， 一 电子将无法达到A板。临界 一 的电压值即为遏止电压Uc。 一
17.2光的粒子性
遏I
止
黄光（强）
电
压 蓝光
黄光（弱）
结论：①对于同 一颜色(频率)的 光，遏止电压相 同，与光的强度 无关。② 入射 光的频率 变大 遏止电压变大， 反之亦然。
Ub Ua O
U
3.存在截止频率（极限频率）
(1)截止频率：刚好能发生光电效应时入射光的频率。
(2)当入射光的频率低锌于板截止频紫外率线时不能 发生光电效应。 (3)不同金属的截止频率不同。
）
A．用同种频率的光照射同一种金属，那么从 金属中逸出的所有光电子都具有同样的初动 能 B．式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过 程中克服金属中正电荷引力所做的功 C．逸出功W0和极限频率νc之间应满足关系式 W0= hνc D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正 比
5.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc，
光越强，光电子的初动能应 遏止电压与光的强度无关，只与光
该越大，所以遏止电压UC应 与光的强弱有关
的频率有关
矛盾
。且V增大Uc增大。
不管光的频率如何，只要光 当入射光的频率低于截止频率
足够强，电子都可获得足够 能量从而逸出表面，不应存
矛盾时，不能发生光电效应
在截止频率。
如果光很弱，按经典电磁理
入射光照到金属上时，光电子
（
B）
A．当用频率低于νc的单色光照射该金属时，一定 能产生光电子
B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产 生的光电子的最大初动能为hνc C．在照射光的频率ν大于νc的条件下，若ν增大， 则逸出功W0也随之增大 D．在照射光的频率ν大于νc的条件下，若ν增大 一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
(B )
A.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
高中物理课件-17.2 光的粒子性 (共33张PPT)
4. 如图所示，当电键K断开时，用光子能量为 2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不 为零.合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压 表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零.当 电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为 零.由此可知阴极材料的逸出功为
A.1.9 eV B.0.6 eV
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。
三.康普顿散射实验的意义
4.吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(0 =5.62nm) 为
入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，
在同一散射角( j 1200 )测
量各种波长的散射光强度， 作了大量 X 射线散射实验。
△当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎 在照到金属时立即产生光电流。 △精确测量表明产生电流的时间不超过10－9 秒，即 光电效应几乎是瞬时的。
反馈练习：
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，验电器指针张开一
个角度，如图所示，这时 ( B )
越大
子数越多，光电流越大
遏止电压只与频率有关， 遏止电压应与入射光的 不
而与强度无关。
强度有关。
符
存在截止频率γc 当入射光 频率低于截止频率，不能
如果光较弱，只要积累足 够长时间，电子获得足够
发生光电效应
能量就会形成光电子
不 符
光电效应具有瞬时性
能量的可以随时间积累
不 符
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。
实验结论2：
I
黄光（ 强）
高中物理课件第十七章波粒二象性第二节 光的粒子性 2
U=0时，I≠0，因为电子有初速度
A
K
思考2：如何使电路中没有电流？
加反向电压
思考3：反向电压至少应该多大？ （假设电子从金属板上出
来的最大速度为vc）
1 2
mevc2
eUc
最大速度
阳极 V
阴极
G
二、光电效应实验规律
(2)存在遏止电压UC：使光电流减小到零的(最小)反向电压
1 2
mevc2
eUc
A
A
阳极
V
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.
K
阴极
A
二、光电效应实验规律
(4)存在截止频率c （极限频率）
思考：是否是任意光照到锌 板上，锌板都能发射 出电子呢？
结论：
A)当入射光频率 > c 时，电子才能逸出金属表面； B)当入射光频率 < c时，无论光强多大也无电
子逸出金属表面。
在光电效应现象中逸出的电子。
注意光子与光电子的对比
一、光电效应现象
1、定义：
A
当光线照射在金属表面时，
阳极
金属中有电子逸出的现象。
2、光电子：
V
在光电效应现象中逸出的电子。
3、光电流：
光电子定向移动形成的电流。
K
阴极
G
二、光电效应实验规律
（1）存在饱和电流
A
思考：保持光照条件不变，逐渐 加大两极之间的电压，分 析光电流会怎样变化？
最大速度
思考：遏止电压UC与哪些因素有关？ 阳极
与入射光的频率有关。
V
K
阴极
G
二、光电效应实验规律
1、存在饱和电流
17.2 光的粒子性
D.用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等
四、康普顿效应 光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方
向发生改变现象
白天的天空各处都是亮的
光的散射示意图
①康普顿效应：光的散射中，除与入射波长λ0相同的成分外， 还有波长大于λ0的成分 ②康普顿效应意义：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
二、光电效应的实验规律
①瞬时性:从光照射到产生光电流的时间不超过10－9 s
②存在饱和电流:
(1)光强不变，增大 UAK，G 表 中电流达到某一值后不再增大 ，即达到饱和值 (2)入射光频率不变，入射光越 强，饱和电流越大
光电管 A
K
光电流
阳极 阴极 G V
正向电压
光电效应的实验装置
③存在截止频率νc:入射光强弱无关，当入射光的频率低于截 止频率时不能发生光电效应
v ②纵轴上的截距是__逸__出__功__的__负__值_____。 截止频率vc ③斜率是___普__朗__克__常__量___ 。
例2 (多选)用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应．从钛表
面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图．则下
列说法正确的是( ABD )
A. 钛的逸出功为6.67×1019J
(1) 图甲中电极A为光电管的__阳__极___(填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则
铷的截止频 率νc＝5_._1_5__×__1_0__1_4____Hz，逸出功W0＝3._4__1_×__1__0_-_1_9____J；
(3) 如果实验中入射光的频率 ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电
高中物理 17.2光的粒子性详解
高中物理| 17.2光的粒子性详解波粒二象性——光的粒子性1光电效应现象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。
光电子定向移动形成的电流叫光电流。
1光电效应的实验规律1. 存在饱和电流光照不变，增大UAK，G 表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。
因为光照条件一定时，K 发射的电子数目一定。
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。
2. 存在遏止电压和截止频率U = 0 时，I ≠ 0，因为电子有初速度,加反向电压，如图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子做减速运动。
若,则I=0，式中Uc 为遏止电压。
遏止电压Uc ：使光电流减小到零的反向电压光电效应伏安特性曲线实验表明：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ν 改变时，遏止电压也会改变。
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。
截止频率：对于每种金属，都有相应确定的截止频率νc 。
当入射光频率ν > νc 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν < νc 时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
3. 具有瞬时性实验结果：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”)。
勒纳德等人通过实验得出以下结论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。
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。
17.2 光的粒子性(解析版)
17.2 光的粒子性学习目标1．了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法。
2．知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。
3．了解康普顿效应及其意义。
重点：1．掌握光强、遏止电压、截止频率、逸出功及其最大初动能的概念。
2．能够用爱因斯坦的光电效应方程解释光电效应现象及其实验规律。
难点：1．对能量子、光强、逸出功、最大初动能的理解。
2．光电效应方程的应用。
知识点一、光电效应1．光电效应现象：如图所示，把一块锌板连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器的指针发生了变化，这说明锌板带了电。
实验装置：用弧光灯照射擦得很亮的锌板，（注意用导线与不带电的验电器相连），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。
2．概念：照射到金属表面的光（包括不可见光），能使金属中的电子从表面逸出的现象。
如图所示。
光电子：光电效应中发射出来的电子叫做光电子。
3．光电效应的实验装置：阴极K 和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，K 在受到光照时能够发射光电子。
电源加在K 与A 之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调。
光电子在电场作用下形成光电流。
1【题1】利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变【答案】D【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误。
因不知阴极K 的截止频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B 错误。
即使U AK＝0，电流表中也有电流，所以选项C 错误。
当滑动触头向B 端滑动时，U AK 增大，阳极A 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A 时，电流达到最大，即饱和电流。
光的粒子性 (2)
阴极
非常微弱，只要入射光频率大
于被照金属的极限频率，电流
A
K
表指针也几乎是随着入射光照
+
-
射就立即偏转。
阳极
V
G 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”）。
光电效应在极短的时间内完成
一.光电效应的实验规律
通过实验得出以下结论：
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.
K
A
V R
实验步骤：
1、连接电路如图所示，滑片滑至最左端， 用频率为v1的光照射，此时电流表中有电 流。将滑片缓慢向右滑动，直至电流表的 示数为0，记下电压表的示数U1；
2、用频率为v2的光照射，重复第1步的操 作，记下电压表的示数U2；
G
3、应用 h
U1
1
U2
2
e
计算h；
4、多次测量求平均值。
出现＞ 0的 散射光。
二.康普顿效应解释中的疑难
2.光子理论对康普顿效应的解释
X射线的光子不仅具有能量，而且还具有动 量，光子和晶体中的电子碰撞时要遵循能量守 恒定律和动量守恒定律，求解这些方式，就可
以得出散射光波长的变化值△。
理论结果和实验结果相符合。
三.康普顿散射实验的意义
1.有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设； 2.首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设； 3.证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和 能量守恒定律仍然是成立的。
17.2光的粒子性(整理)
量子后来被称为光子。
爱因斯坦的光子说
E h
三.爱因斯坦的光量子假设
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
W0
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 S。-9
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。
三.爱因斯坦的光量子假设
1.光子： 光本身就是由一个个不可分 爱了因 启斯发坦，从他割的普 提的 光朗 出能 的克 ：量 能的子 量能组 子量成 为子的h说ν。，中这频得些率到能为ν
三.康普顿散射实验的意义
1.有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设； 2.首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设； 3.证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和 能量守恒定律仍然是成立的。
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的 几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于 “混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只 考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
A
阳极
V
阴极
K
G
光电效应伏安特性曲线
饱 和 电
I
黄光（ 强）
流
遏 止
Is
兰光
电
压
黄光（ 弱）
Ub Ua
O
U
一.光电效应的实验规律
爱因斯坦的光子说
E h
三.爱因斯坦的光量子假设
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
W0
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 S。-9
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。
三.爱因斯坦的光量子假设
1.光子： 光本身就是由一个个不可分 爱了因 启斯发坦，从他割的普 提的 光朗 出能 的克 ：量 能的子 量能组 子量成 为子的h说ν。，中这频得些率到能为ν
三.康普顿散射实验的意义
1.有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设； 2.首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设； 3.证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和 能量守恒定律仍然是成立的。
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的 几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于 “混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只 考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。
一.光电效应的实验规律
(2)存在遏止电压和截止频率
A
阳极
V
阴极
K
G
光电效应伏安特性曲线
饱 和 电
I
黄光（ 强）
流
遏 止
Is
兰光
电
压
黄光（ 弱）
Ub Ua
O
U
一.光电效应的实验规律
20-21版：17.1~17.2 能量量子化 光的粒子性（创新设计）
和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体 答案 C
19
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
[要点归纳]
能量子的理解和计算
@《创新设计》
1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而 不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。
2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化 是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。
12
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
五、康普顿效应和光子的动量 阅读教材第35～36页内容，了解康普顿效应及其意义，知道光子的动量。 1.光的散射：光在介质中与 物质微粒 相互作用，因而传播方向 发生改变 ，
这种现象叫作光的散射。 2.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X
28
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
[针对训练3] (多选)如图4所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏 电流计中没有电流通过。其原因可能是( )
A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间太短 D.电源正、负极接反
29
图4
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
2.爱因斯坦的光电效应方程
(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W0
，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。
11
课前自主梳理
课堂互动探究
19
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
[要点归纳]
能量子的理解和计算
@《创新设计》
1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而 不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。
2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化 是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。
12
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课堂小结
@《创新设计》
五、康普顿效应和光子的动量 阅读教材第35～36页内容，了解康普顿效应及其意义，知道光子的动量。 1.光的散射：光在介质中与 物质微粒 相互作用，因而传播方向 发生改变 ，
这种现象叫作光的散射。 2.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X
28
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课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
[针对训练3] (多选)如图4所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏 电流计中没有电流通过。其原因可能是( )
A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间太短 D.电源正、负极接反
29
图4
课前自主梳理
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课堂小结
@《创新设计》
2.爱因斯坦的光电效应方程
(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W0
，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。
11
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课堂互动探究
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第十七章 波粒二象性
第二节17.2光光的的粒粒子子性性
——科学的转折
丰县欢口中学 高二物理组 2010/5/24
对光学的研究
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了两大对立学说
牛顿 微粒说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
2.光电效应实验表明：饱和电流不仅与光 强有关而且与频率有关，光电子初动能也 与频率有关。只要频率高于极限频率，即 使光强很弱也有光电流；频率低于极限频 率时，无论光强再大也没有光电流。
3.光电效应具有瞬时性。而经典认为光能 量分布在波面上，吸收能量要时间，即需 能量的积累过程。
三.爱因斯坦的光量子假设
表面逸出，所以不需时间的累积。
3. 从方程可以看出光电子初动能和照射 光的频率成线性关系
4.从光电效应方程中，当初动能为零时， 可得极极限频率：
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当 时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了 光的波动理论。
4.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效 应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的 值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论 的正确。
G 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”）。
光电效应在极短的时间内完成
二.经典理论解释光电效应的疑难
1. 经典认为，按照经典电磁理论， 入射光的光强越大，光波的电场强度 的振幅也越大，作用在金属中电子上 的力也就越大，光电子逸出的能量也 应该越大。也就是说，光电子的能量 应该随着光强度的增加而增大，不应 该与入射光的频率有关，更不应该有 什么截止频率。
爱了1因 启.光斯发子坦，：从他光割普 提本 的朗 出身 能克 ：就 量的是 子能由 组量一 成子个 的说个，中不频得可率到分为ν 的光的能量子为hν。这些能
量子后来被称为光子。
Eh爱因斯坦的光子说
三.爱因斯坦的光量子假设
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 出后电子的初动能Ek，即：
I
饱
光强较强
和
遏 止
电I s
流
电
光强较弱
压
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.
Ua2
eUc
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。
I
饱
光强较强
和
遏 止
电I s
流
电
光强较弱
压
Ua
O
U
b.存在截止频率
• 当入射光的频率减小到某一数值时，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，称为截止频率或是极限 频率，这就是说，当入射光的频率低于截 止频率时不发生光电效应。
1.光控继电器 可以用于自动控制， 自动计数、自动报警、 自动跟踪等。
放大器
2.光电倍增管
可对微弱光线进行放 大，可使光电流放大 105~108 倍，灵敏度 高，用在工程、天文、 科研、军事等方面。
控制机构
K K1
K2 K4 K3
K5
A
应用
• 光电管 •光 I
A K
电流计
电源
第2课时
康 普 顿 效 应 (1892-1962)美国物理学家
hν>W0时，才有光电子逸出， c
效应的截止频率。
W0 h
就是光电
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。
爱因斯坦对光电效应的解释： 1. 光强大，光子数多，释放的光电子也
多，所以光电流也大。 2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属
当 K、A 间加反向电压，光
电子克服电场力作功，当电压达
到某一值 Uc 时，光电流恰为0。
Uc称遏止电压。
A
阳极
V
阴极
K
G
a.遏止电压UC
1 2
mevc2
eUc
A
UK
一
一
E
一
v
一
－
F
一
一
E
速率最大的是vc 最大的初动能
++++++
光电效应伏安特性曲线
I
遏
光强较弱
止
电
压
Uc
O
U
光电效应伏安特性曲线
hEk W0
或 Ek hW0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0
——金属的逸出功
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。
书32页表格1 几种金属的逸出功和极限频率
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
一、光电效应
1.什么是光电效应
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。
2.光电效应的电路图
光电子在电场作用下形成光电流
A
阳极
V
阴极
K
G
3.光电效应的实验规律
(1)存在遏止电压和截止频率
将电源反接，电场反向，则光 电子离开阴极后将受反向电场阻 碍作用。
波动说
镜面检测
薄膜干涉
增透膜
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
一、光电效应现象
用弧光灯照射擦得很 亮的锌板，(注意用导 线与不带电的验电器 相连），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。。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
• 实验表明：不同的金属的极限频率不同。
（2）存在饱和电流
I
光照不变，增大UAK， G表中电流达到某 遏 一值后不再增大， 止
饱
和
电I s
流
即达到饱和值。 电
压
光强较强 光强较弱
实验表明：
Ua
O
U
入射光越强，饱和电流越大
(3)具有瞬时性
阴极
A
K
阳极
V
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。
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电
效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦由于对光电效
应的理论解释和对理论
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
5.光电效应在近代技术中的应用
第二节17.2光光的的粒粒子子性性
——科学的转折
丰县欢口中学 高二物理组 2010/5/24
对光学的研究
从很早就开始了… …
17世纪明确形成 了两大对立学说
牛顿 微粒说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
2.光电效应实验表明：饱和电流不仅与光 强有关而且与频率有关，光电子初动能也 与频率有关。只要频率高于极限频率，即 使光强很弱也有光电流；频率低于极限频 率时，无论光强再大也没有光电流。
3.光电效应具有瞬时性。而经典认为光能 量分布在波面上，吸收能量要时间，即需 能量的积累过程。
三.爱因斯坦的光量子假设
表面逸出，所以不需时间的累积。
3. 从方程可以看出光电子初动能和照射 光的频率成线性关系
4.从光电效应方程中，当初动能为零时， 可得极极限频率：
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当 时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了 光的波动理论。
4.光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效 应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，h 的 值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论 的正确。
G 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”）。
光电效应在极短的时间内完成
二.经典理论解释光电效应的疑难
1. 经典认为，按照经典电磁理论， 入射光的光强越大，光波的电场强度 的振幅也越大，作用在金属中电子上 的力也就越大，光电子逸出的能量也 应该越大。也就是说，光电子的能量 应该随着光强度的增加而增大，不应 该与入射光的频率有关，更不应该有 什么截止频率。
爱了1因 启.光斯发子坦，：从他光割普 提本 的朗 出身 能克 ：就 量的是 子能由 组量一 成子个 的说个，中不频得可率到分为ν 的光的能量子为hν。这些能
量子后来被称为光子。
Eh爱因斯坦的光子说
三.爱因斯坦的光量子假设
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 出后电子的初动能Ek，即：
I
饱
光强较强
和
遏 止
电I s
流
电
光强较弱
压
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.
Ua2
eUc
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。
I
饱
光强较强
和
遏 止
电I s
流
电
光强较弱
压
Ua
O
U
b.存在截止频率
• 当入射光的频率减小到某一数值时，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，称为截止频率或是极限 频率，这就是说，当入射光的频率低于截 止频率时不发生光电效应。
1.光控继电器 可以用于自动控制， 自动计数、自动报警、 自动跟踪等。
放大器
2.光电倍增管
可对微弱光线进行放 大，可使光电流放大 105~108 倍，灵敏度 高，用在工程、天文、 科研、军事等方面。
控制机构
K K1
K2 K4 K3
K5
A
应用
• 光电管 •光 I
A K
电流计
电源
第2课时
康 普 顿 效 应 (1892-1962)美国物理学家
hν>W0时，才有光电子逸出， c
效应的截止频率。
W0 h
就是光电
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。
爱因斯坦对光电效应的解释： 1. 光强大，光子数多，释放的光电子也
多，所以光电流也大。 2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属
当 K、A 间加反向电压，光
电子克服电场力作功，当电压达
到某一值 Uc 时，光电流恰为0。
Uc称遏止电压。
A
阳极
V
阴极
K
G
a.遏止电压UC
1 2
mevc2
eUc
A
UK
一
一
E
一
v
一
－
F
一
一
E
速率最大的是vc 最大的初动能
++++++
光电效应伏安特性曲线
I
遏
光强较弱
止
电
压
Uc
O
U
光电效应伏安特性曲线
hEk W0
或 Ek hW0
Ek
1 2
mevc2
——光电子最大初动能
W0
——金属的逸出功
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。
书32页表格1 几种金属的逸出功和极限频率
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
一、光电效应
1.什么是光电效应
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。
2.光电效应的电路图
光电子在电场作用下形成光电流
A
阳极
V
阴极
K
G
3.光电效应的实验规律
(1)存在遏止电压和截止频率
将电源反接，电场反向，则光 电子离开阴极后将受反向电场阻 碍作用。
波动说
镜面检测
薄膜干涉
增透膜
光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波
钢针的衍射
圆孔衍射
圆屏衍射
一、光电效应现象
用弧光灯照射擦得很 亮的锌板，(注意用导 线与不带电的验电器 相连），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。。
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
• 实验表明：不同的金属的极限频率不同。
（2）存在饱和电流
I
光照不变，增大UAK， G表中电流达到某 遏 一值后不再增大， 止
饱
和
电I s
流
即达到饱和值。 电
压
光强较强 光强较弱
实验表明：
Ua
O
U
入射光越强，饱和电流越大
(3)具有瞬时性
阴极
A
K
阳极
V
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。
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电
效应的实验规律,荣获1921年诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦由于对光电效
应的理论解释和对理论
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
5.光电效应在近代技术中的应用