大学物理光电效应共28页
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大学物理课件—光电效应
思考
若测出某种金属的 Ua 曲线的
斜率Ｋ和横轴上的截距 0 ，则可得h= Ｋe ,
逸出功Ａ＝ Ｋe 0 ．
h
1 2
mvm 2
A
1 2
mvm 2
eK (
0 )
h Ke
A Ke 0
0
A h
Ua
h
e
A e
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说 Suling CHANG
例 某金属表面被蓝光照射时有光电子 逸出，若增加蓝光的强度，则
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说
一 光电效应实验的规律
Suling CHANG
光照射至金属表面, 电子从金 属表面逸出, 称其为光电子.
实验规律
截止频率（红限） 0 仅当 0才发生光电效应，
截止频率与材料有关与光强无关 .
A V
几种纯 金属 铯 钠 锌 铱 Hz 4.545 5.50 8.065 11.53 19.29
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说
三 光子 爱因斯坦方程
Suling CHANG
“光量子”假设: 光子的能量为 h
爱因斯坦方程
h 1 mv2 A
2
逸出功与材料有关
几种金属的逸出功
金属 钠 铝 锌 铜 银 铂
W / eV 2.28 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说 Suling CHANG
I2 I1
I2 I1
U
15. 2 光电效应 爱因斯坦光子假说 Suling CHANG
二 经典理论遇到的困难
红限问题 无论何种频率的入射光,只要其强度足够大，就能 使电子具有足够的能量逸出金属 .与实验结果不符.
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。
大学物理--光电效应详解
光子的动量： p E h h c c
物理学
第五版
五 光的波粒二象性
15-2 光电效应
（1）波动性： 光的干涉和衍射
（2）粒子性： Eh（光电效应等）
光子是一种基本粒子，在真空中以光速运动
h
表示粒子特 p h
性的物理量
波长、频率是表示 波动性的物理量
h
m c2
2
及 U0 kUb
0.65
(1014 Hz )
O
4.39 6.0 10
hke Uo e
钠的截止电压与 入射光频关系
WeU b(h0)
物理学
第五版
15-2 光电效应
从图中得出
0 4.391014 Hz
U0 (V )
2.20
a
h e Uo h
电流饱和值与光强成正比
光强越大，光子数目越多，即单位时间内产生光电 子数目越多，电流饱和值越大.
瞬时性:
光子射至金属表面，一个光子携带的能量 h 将一 次
性被一个电子吸收，若 0 ，电子立即逸出，无需
时间积累.
物理学
第五版
（3） h 的测定
U0 kUb
eU0keeUb （1）
物理学
第五版
15-2 光电效应
三 光电效应在近代技术中的应用
光控继电器、自动控制、
自动计数、自动报警等.
光控继电器示意图
光
放大器 接控件机构
光电倍增管
物理学
第五版
15-2 光电效应
四 光子的能量、质量和动量
m m0
1
大学物理《光电效应》精品课件
表明锌板在射线照射下失去电子而带正电
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。
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。
大学物理实验：光电效应
当高能光子（高频率光）照射在物质上时 ，物质可以吸收一个光子并释放一个正离 子和多个电子的现象。
光电效应的应用
光电倍增管
利用光电效应原理制成的器件， 可以将微弱的光信号转换成电信 号，广泛应用于高能物理、天文
学和医学等领域。
太阳能电池
利用光电效应将太阳能转换成电能， 是太阳能利用的重要方式之一。
光电器件
THANKS
感谢观看
为了更好地研究光电效应的规律，可 以尝试改变光源的波长、光强等条件， 观察其对光电效应的影响。
07
参考文献
参考文献
光电效应实验原理
详细介绍了光电效应的基本原理，包括光子、电子、 能量转换等概念。
实验操作步骤
提供了实验的具体操作步骤，包括实验设备、实验操 作流程、数据记录等。
实验数据处理
介绍了如何处理实验数据，包括数据整理、图表绘制、 误差分析等。
普朗克效应
里德堡效应
当光照射在物质上时，物质吸收光的能量 并释放电子，电子的能量与光的频率有关 ，与光的强度无关。
Hale Waihona Puke 当高能光子（高频率光）照射在物质上时 ，物质可以吸收一个光子并释放多个电子 的现象。
光电子发射
光离子化
当光照射在物质上时，物质吸收光的能量 并释放电子，电子的能量与光的频率和物 质的功函数有关。
2
光电效应的应用广泛，如太阳能电池、光电倍增 管等。
3
光电效应的发现和研究对现代物理学的发展产生 了深远的影响。
02
实验原理
光电效应概念
光电效应
当光照射在物质上时，物质可以 吸收光的能量并释放电子的现象 。
光电效应的发现
19世纪末，德国物理学家赫兹和 勒纳德在实验中发现了光电效应 。
光电效应-完整版课件
光的干涉和衍射表明光确实是一种波，光电 效应和康普顿效应无可辩驳地证明了光是 一种粒子，因此说：光是一种波，同时光 也是一种粒子，光具有波粒二象性
• 单个光子表现为粒子性 • 大量光子的运动表现为波动性 • 波长较长、频率较低的光，波动性较显著 • 波长较短、频率较高的光，粒子性较显著 • 光是一种概率波 •一切微观粒子都有波粒二象性
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计 指针偏角将_减___小__ (填增大、减小或不变)；
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出 的黄光照射锌板，静电计指针无偏转．那么，若改用
强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到静电计指针
无______ (填有或无)偏转．
20 返
92年全国高考题 8.已知铯的极限频率为4.545×1014赫，钠的
极限频率为6.000×1014赫，银的为1.153/1015赫， 铂的为1.529×1015赫。当用波长为0.375微米的 光照射它们时，可发生光电效应的是
铯 、钠
。 ______
f=c/λ= 3×108 / 0.375 ×10 – 6 =8 ×1014Hz
21 返回
98年全国高考题
8、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解
解：每秒钟太阳光照到地球上1cm2的能量为
E= 1.4×103 ×1×10-4= 0.14 J
每个光子的能量为
E 1=hγ=6.63 ×10-34 ×5 ×1014
=3.3 ×10 -19 J
∴n=E/ E 1 = 0.14 / 3.3 ×10 -19 =4.2 ×10 17个
9 返回
例4 、 有一小灯泡的规格为“6V 、”，正常 工作时大约有6%的电能转变为可见光，试估 算每一秒钟释放出来的可见光的光子数。
• 单个光子表现为粒子性 • 大量光子的运动表现为波动性 • 波长较长、频率较低的光，波动性较显著 • 波长较短、频率较高的光，粒子性较显著 • 光是一种概率波 •一切微观粒子都有波粒二象性
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计 指针偏角将_减___小__ (填增大、减小或不变)；
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出 的黄光照射锌板，静电计指针无偏转．那么，若改用
强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到静电计指针
无______ (填有或无)偏转．
20 返
92年全国高考题 8.已知铯的极限频率为4.545×1014赫，钠的
极限频率为6.000×1014赫，银的为1.153/1015赫， 铂的为1.529×1015赫。当用波长为0.375微米的 光照射它们时，可发生光电效应的是
铯 、钠
。 ______
f=c/λ= 3×108 / 0.375 ×10 – 6 =8 ×1014Hz
21 返回
98年全国高考题
8、一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解
解：每秒钟太阳光照到地球上1cm2的能量为
E= 1.4×103 ×1×10-4= 0.14 J
每个光子的能量为
E 1=hγ=6.63 ×10-34 ×5 ×1014
=3.3 ×10 -19 J
∴n=E/ E 1 = 0.14 / 3.3 ×10 -19 =4.2 ×10 17个
9 返回
例4 、 有一小灯泡的规格为“6V 、”，正常 工作时大约有6%的电能转变为可见光，试估 算每一秒钟释放出来的可见光的光子数。
光电效应
2、某单色光照射某金属时不能产生光电 效应,则下述措施中可能使该金属产生光 电效应的是 【C】
A.延长光照时间 B.增大光的强度 C.换用波长较短的光照射 D.换用频率较低的光照射
三.光电管结构及原理
阳极
阴极
3.光电流： 光电子的定向移动形成光电流 4.光电管：利用光电效应现象制成的元件
四、遏止电压U：概念看书本
一、麦克斯韦的电磁理论认为：光是一种电磁波
依据：1、光可发生衍射和干涉现象
水波干涉图样 水波干涉俯视图样
二、各种频率的电磁波：
无线电波 红外线 紫外线 X射线 射线
C 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
波长： 长
短
频率： 低
高
一.光电效应
1.光电效应现象
物体在光的照射下发射电子现象，称为光电效应。
2.光电子：发射出来的电子称为光电子。
光电效应实验
紫外线
＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋
＋-------＋＋＋＋＋＋＋- ＋＋-------＋＋＋＋＋＋＋-＋＋＋＋＋-------＋＋＋＋＋＋＋-
弧光灯
二.产生光电效应的条件
1.观察flash演示,从光的频率分析规律： 1）红外线与紫外线的频率谁大？波长呢？
4、用某种单色光照射某种金属表面，发 生光电效应.现将该单色光的光强减弱， 则 【AC】 A.光电子的最大初动能不变 B.光电子的最大初动能减少 C.单位时间内产生的光电子数减少 D.可能不发生光电效应
2014年广东理综第18题
• .在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光 电管阴极，发生了光电效应，下列说法正 确的是 （ ）
196
（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使 表格内哪些金属发生光电效应?
光电效应教学课件
光电效应中的动能定理 和反比例定律
解释与动能相关的重要公式， 以及光电子能量与频率的关系。
光电效应在物理学中的应用
1
光电效应在太阳能利用中的应用
探索如何利用光电效应将太阳能转化为可用能源。
2
光电效应在光电子学中的应用
探索光电子学领域中利用光电效应的种种应用，如光电探测和光电转换器件。
3
光电效应在原子物理学和量子力学中的应用
解释光电效应的两种观点， 帮助理解光与物质相互作 用的机制。
光电效应的实验装置 和原理
介绍实验中常用的装置和 测量原理，探索光子与电 子的相互作用过程。
光电效应的特点与规律
光电效应的特殊性质和 规律
深入研究光电效应的一些奇特 特性和遵循的物理规律。
光电效应中的一些重要 参数及其影响因素
探讨影响光电效应的参数，如 光强、波长和金属表面特性。
光电效应与其他物理现象的关系
光电效应与光谱学的关系
探讨光电效应与光谱学之间的 联系和相互作用。
光电效应与带电粒子的 运动类比
将光电效应与带电粒子的运动 进行对比和类比，加深理解。
光电效应与布拉格衍射 的对应关系
研究光电效应和布拉格衍射之 间的相似性及其在物理学中的 应用。
研究光电效应对原子结构和量子力学理论的重要影响。
光电效应实验
光电效应实验的基本 方法和注意事项
指导学生进行光电效应实 验时的基本步骤和实验注 意事项。
光电效应实验的数据 处பைடு நூலகம்和实验结果分析
教授如何处理实验收集到 的数据，并对实验结果进 行深入分析。
光电效应实验中的误 差与精度控制
介绍实验中常见误差来源 和如何控制误差，提高实 验精度。