光电效应的实验规律
物理 光电效应
小 结
一、 光电效应的实验规律 1.单位时间内 从受光照射的电极上释放出来的光 单位时间内,从受光照射的电极上释放出来的光 单位时间内 电子数目N与入射光的强度 成正比。 与入射光的强度I成正比 电子数目 与入射光的强度 成正比。
1 2 2.光电子的最大初动能随入射 光电子的最大初动能随入射 mv = ekν eu0 光的频率ν呈线性地增加 呈线性地增加,与入射光 光的频率 呈线性地增加 与入射光 2 强度无关。 强度无关。 u0 3. 光电效应有一定的截止频率。 光电效应有一定的截止频率。 ν0 =
约化的普朗克常量： 约化的普朗克常量：
v e
r
h = 2π
Ze
波尔确实依据它的三点假设揭示了实验中 观测的光谱现象的物理规律
玻尔在1922年12月10日， 年 月 日 玻尔在 获得了诺贝尔物理奖。 获得了诺贝尔物理奖。
12
2、 氢原子轨道半径和能量 、 （1） 轨道半径 ）
vn
+e
2
(m,e)
rn
1 1 me ν= 2 3 ( 2 2) 8ε0ch k n
4
RH实 = 1.096776 ×10 m
7
-1
分符合
相差Leabharlann 17 5 / 10000似氢离子： 似氢离子：核外只有一个电子
He
+
L
++
Be
+++
说明： 说明： 玻尔理论除可用来处理氢原子问题外， 玻尔理论除可用来处理氢原子问题外，还能用来处理 似氢离子。 似氢离子。在r n和E n的推算中对核电荷用 Z e 代替 代替e 电子的轨道半径
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 ： 光照射到金属上,使电子从金属表面逸出的现象...
2.46 4.08
4.73 6.35
3. 爱因斯坦光子理论对光电效应的解释
爱因斯坦认为：光电效应是电子吸收光子能量产生的 1) 电子一旦吸收了一个光子的能量，就可以立刻从 金属表面逸出，所以无须时间累积。 2)光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以 饱和光电流也大。 3) 从方程可以看出光电子初动能和照射光频率成 1 线性关系。 h W m 2
（3）存在遏止电压 U 0 →光电子具有初动能
i+
U 反向电压
i
s
i
I 2 I1 光强I1
光电子的最大初动能
-U0 o
频率一定
U
1 2 m m eU 0 2
U 0：截止电压的大小（ U0 0 ）
（3）存在遏止电压 U 0 光电子的最大初动能 1 2 m m eU 0 2
is
二
光子 爱因斯坦方程
1 “光量子”假设 ——光具有粒子性 (1) 光可看成是由光子组成的粒子流，
(2) (3)
光子能量:
ε h
光强（光的能流密度S） I N h
N:单位时间通过单位面积的光子个数 （光子流密度）
h 6.631034 J s
普朗克常数
ν ：光子频率
2 爱因斯坦光电效应方程
饱 和 is 电 遏 止 流 电 压 -U0 O
U
V A
U饱和
单位时间内，受光照射的电极上释放 出的电子数和入射光的强度成正比。
0 （2）截止频率（红限）
只有入射光的 频率大于某一频率 0时，电子才会从 金属表面逸出.
0 称为截止频率或红限频率
第10讲 光电效应 爱因斯坦光量子理论
第10讲光电效应爱因斯坦光量子理论3. 只有当入射光频率 n 大于截止频率或红限频率 n 0 时，才会产生光电效应；4. 光电效应是瞬时发生的，只要入射光频率 n > n 0，无论光多微弱，驰豫时间不超过 10-9 s 。
2. 截止电压 U c 与入射光频率 n 呈线性关系：一、光电效应的实验规律1. 在频率一定的入射光照射下，饱和光电流强度 i m 与入射光强 I 成正比；U c = K n - U 0KU 00=n二、光电效应实验曲线 i 0 Ui m1 i m2 I1I 2 > I 1 -U c I 2U c —— 截止电压 c 212m eU mv = 4.0 6.0 8.0 10.0 n (1014 Hz ) 0.0 1.0 2.0 U c (V ) Cs Na Ca θ12.0 直线与横坐标的交点就是截止频率或红限频率 n 0。
光是由一束以光速运动的光量子(光子)组成。
mcc h h p ===n λnh =E 光子能量： 光子动量： 光子质量： 三、爱因斯坦光子理论)(0 022===m c h c m n E四、爱因斯坦光电效应方程红限频率(截止频率)： 由金属材料的逸出功 A 决定 h A =0n 五、光的波粒二象性光有时表现出波动性的一面，又有时表现出粒子性的一面。
A h νv m -=2m e 21Q3.10.1有人说：“光的强度越大，光子的能量就越大。
”对吗？答：错。
光子的能量由频率决定，与光的强度没有直接关系。
在光电效应实验中，若只是入射光强度增加一倍；对实验结果有什么影响？Q3.10.2(a )答：光强 I = N h n N 为单位时间通过垂直光传播方向单位面积的光子数。
n 不变 ， I 增加一倍，N 增加一倍， 饱和光电流强度增加一倍。
以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线如图中虚线所示。
高考物理光电效应
010.07-08学年清华大学附中高考模拟试题 7
7．a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真 空，光路如图所示，则以下描述错误的是（ A ） A．a光的频率大于b光的频率 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 a D．如果a光能使某种金属 b 真空 发生光电效应，b光也一定能 介质
使该金属发生光电效应
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 流表中有电流通过。如果将变阻器的滑动端 P由A向 B滑动，通过电流表的电流强度将会 _______( 减小 填“增 加”、“减小”或“不变”)。当电流表电流刚减小 到零时，电压表的读数为 U ，则光电子的最大初动 eU 能为 ________(已知电子电量为e)。 如果不改变入射光的频率，而 增加入射光的强度，则光电子 K G V 的最大初动能将_________( 填 不变 P “增加”、“减小”或“不变”) 。 B A S
光 电 效 应
1．光电效应现象 光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象;所发射的 电子叫光电子;光电子定向移动所形成的电流叫光电流. 2. 光电效应现象的实验规律
（ 1）对于任何一种金属，入射光的频率必须大于某一 极限频率才能产生光电效应,低于这个极限频率,无论强 度如何，无论照射时间多长，也不能产生光电效应; （2）在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数 跟入射光的强度成正比； （3）发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无 关，只随入射光频率的增大而增大； （4）只要入射光的频率高于金属极板的极限频率， 无论其强度如何,光电子的产生都几乎是瞬时的,不超 过10-9s.
光电效应
困难2
困难3
二、光子
1、光子说：在空间传播的光不是连续的，而 是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简 称光子，光子的能量E跟光的频率ν成正比。 E=h ν 或E=nh ν （n为量子数） 其中h是一个常量，叫普朗克常量。 h=6.63×10－34J.s
⑴光子的能量取决于频率 ⑵在微观世界里，能量的取值是不连续的，只能取分 立的值 ⑶同样颜色的光，弱强的不同反映了单位时间内射到 单位面积的光子数的多少。
钙
2.7
镁3.7ຫໍສະໝຸດ 铍3.9钛
4.1
1.9
2、发生光电效应时，光电流强度与入射光强度成 435正比。
三、光电效应方程
3、爱因斯坦的光电效应方程: Ek=hν－W
光电子的最大初动能Ek与入射光的强度无关， 只随入射光的频率的增大而增大。
二、光子
2、光子说对光电效应的解释： （1）对金属存在极限频率的解释：
光子照到金属上时，它的能量可以被金 属中的某个电子吸收（一个电子只能吸收一个 光子）。电子吸收光子后，能量增加。如果能 量足够大，电子就能克服金属内正电荷对它的 引力，离开金属表面，逃逸出来，成为光电子。 不同金属内正电荷对电子的束缚程度不同，因 此电子逃逸出来所做的功也不一样。如果光子 的能量E小于使电子逃逸出来所需功的最小值 W，那么无论光多么强，照射时间多么长，也 就是说这种能量比较小的光子无论数目多么多， 也不能使电子从金属中逃逸出来。
光电效应
一、光电效应
1、实验装置 2、实验现象:验电器的箔片张开，且锌板带正电 3、光电效应:在光（包括不可见光）照射下物体中发 射电子的现象。 4、光电子:光电效应中发射出来的电子
光电流:光电效应中产生的电流
5、光电效应的实质：光现象转化为电现象，实现光电 转换。
2.2 光电效应 爱因斯坦光量子理论
入射光较强时，含有的光子数较多，所以获得 能量而逸出的电子数也多，饱和电流也就大。
（3）当 h A 时, 电子无法获得足够能量脱 离金属表面，因此存在红限 0 。
0 A h
11
近代物理
第2章 量子物理基础
（4）遏止电压与照射光的频率成线性关系:
h
1 2
mvm2
A
eU c
1 2
mvm2
该金属表面逸出，
这个频率叫截止频 如果入射光的频率小于截止
率（红限）。
频率则无论入射光强度多大， 都没有光电子逸出。
7
近代物理
第2章 量子物理基础
二、经典物理解释的困难 红限问题
按经典理论,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。
瞬时性问题 按经典理论，电子逸出金属所需的能量， 需要有一定的时间来积累，一直积累到足以使 电子逸出金属表面为止→与实验结果不符。
和强度的单色光照射K时, 金属将
释放出光电子， 若在两极上加一
定电压, 则回路中就出现光电流。 爱因斯坦(Einstein)
2
近代物理
第2章 量子物理基础
3
近代物理
第2章 量子物理基础
2.实验规律
阴极 K 在单位时间
i
内发射的光电子数与入
射光的强度 I 成正比。
is
（1）瞬时性
（ 2 ） 饱 和 电 流 Is ： 光 电 流 I随UAK 增大而 增 大 ， 趋于饱和值 is，光电流与 单位时间从阴极发射的 光电子数成正比。
第2章 量子物理基础
2.爱因斯坦光电效应方程
h
A
1 2
mvm2
光电效应实验的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解光电效应的基本规律。
2. 验证爱因斯坦光电效应方程。
3. 掌握用光电效应法测定普朗克常量的方法。
4. 学会用作图法处理实验数据。
二、实验原理光电效应是指当光照射在金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
这一现象揭示了光的粒子性，即光子具有能量和动量。
爱因斯坦在1905年提出了光量子假说，认为光是由光子组成的，每个光子的能量与其频率成正比。
光电效应方程为：\(E = h\nu - W_0\)，其中 \(E\) 为光电子的最大动能，\(h\) 为普朗克常量，\(\nu\) 为入射光的频率，\(W_0\) 为金属的逸出功。
三、实验仪器与材料1. 光电效应实验仪2. 汞灯3. 干涉滤光片4. 光阑5. 高压灯6. 微电流计7. 电压表8. 滑线变阻器9. 专用连接线10. 坐标纸四、实验步骤1. 将实验仪及灯电源接通，预热20分钟。
2. 调整光电管与灯的距离为约40cm，并保持不变。
3. 用专用连接线将光电管暗箱电压输入端与实验仪电压输出端连接起来。
4. 将电流量程选择开关置于所选档位（-2V-30V），进行测试前调零。
5. 调节好后，用专用电缆将电流输入连接起来，系统进入测试状态。
6. 将伏安特性测试/遏止电压测试状态键切换到伏安特性测试档位。
7. 调节电压调节的范围为-2~30V，步长自定。
8. 记录所测UAK及I的数据，在坐标纸上绘制UAK-I曲线。
9. 重复以上步骤，改变入射光的频率，记录不同频率下的UAK-I曲线。
10. 根据UAK-I曲线，计算不同频率下的饱和电流和截止电压。
11. 利用爱因斯坦光电效应方程，计算普朗克常量。
五、实验数据整理与归纳1. 不同频率下的UAK-I曲线（附图）2. 不同频率下的饱和电流和截止电压3. 计算得到的普朗克常量六、实验结果与分析1. 根据实验数据，绘制不同频率下的UAK-I曲线，可以看出随着入射光频率的增加，饱和电流逐渐增大，但增速逐渐减小。
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光电效应的实验规律
光电效应的研究思路
(1)两条线索：
(2)两条对应关系：
光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大
光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大
例1(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大
B．入射光的频率变高，饱和光电流变大
C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
答案AC
解析在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据E km＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高，光电子的最大初动能E km变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D 错误．
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