量子物理—光电效应

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1、光电效应§18.2光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置OOOOOOVGAKBOOm18-2光电效应一、光电效应的实验规律Is饱和电流光强较强IUaOU光强较弱遏止电压2.光电子初动能和入射光频率的关系1.光电流与入射光光强的关系结论：单位时间内电极上逸出的光电子数和入射光光强成正比.实验指出：饱和光电流和入射光光强成正比。当反向电压加至时光电流为零，称为遏止电压。遏止电压的存在说明光电子具有初动能，且：和金属有关的恒量Uo和金属无关的普适恒量k实验指出：遏止电压和入射光频率有线性关系，即：oUaννo遏止电压与入射光频率的实验曲线结论：光电子初动能和入射光频率成

2、正比，与入射光光强无关。3、存在截止频率（红限）对于给定的金属，当照射光频率小于某一数值（称为红限）时，无论照射光多强都不会产生光电效应。结论：光电效应的产生几乎无需时间的累积因为初动能大于零，因而产生光电效应的条件是：称为红限（截止频率）4.光电效应瞬时响应性质实验发现，无论光强如何微弱，从光照射到光电子出现只需要的时间。几种金属的红限及逸出功钯Pd金Au汞Hg钛Ti铯Cs12.111.610.99.924802580275030365201.94.14.54.85.0金属红限逸出功(Hz)(A)λνc04.8=ν0（eV)+101401.按经典理论光电子的初

3、动能应决定于入射光的光强，而不决定于光的频率。二、经典电磁波理论的缺陷3.无法解释光电效应的产生几乎无须时间的积累。2.无法解释红限的存在。三、爱因斯坦方程光量子（光子）——爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光子假说：一束光是以光速C运动的粒子（称为光子）流，光子的能量为：一部分转化为光电子的动能，即：金属中的自由电子吸收一个光子能量以后，一部分用于电子从金属表面逸出所需的逸出功A，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。爱因斯坦对光电效应的解释：2.电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以无须时间的累积。1.光强大，光子数多，释放的光电子也多，

4、所以光电流也大。4.从光电效应方程中，当初动能为零时，可得到红限频率：光子的能量、质量和动量因为：由于光子速度恒为C，所以光子的“静止质量”为零.光子质量:光子的动量：光子能量:四、光的波粒二象性光子的能量质量，动量是表示粒子特性的物理量，而波长，频率则是表示波动性的物理量，这就表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性，即具有波粒二象性。A.爱因斯坦对现物理方面的贡献，特别是阐明光电效应的定律1921诺贝尔物理学奖例.在铝中移出一个电子需要4.2eV的能量，波长为200nm的光射到其表面，求：1、光电子的最大动能2、遏制电压3、铝的截至波长解：例根据图示确定以下

5、各量1、钠的红限频率2、普朗克常数3、钠的溢出功解：由爱因斯坦方程其中遏制电压与入射光频关系钠的遏制电压与入射光频关系从图中得出从图中得出钠的遏制电压与入射光频关系钠的遏制电压与入射光频关系普朗克常数钠的溢出功钠的遏制电压与入射光频关系普朗克常数钠的溢出功