北師大-光電效應(yīng)中學(xué)

粒子性波動性光沿直線傳播波粒兩大的爭奪光的反射電磁波-可見光光沿直線泊松亮斑粒子光的色散光電效應(yīng)波雙縫波粒二象性19世紀(jì)末，牛頓定律在各個領(lǐng)域里都取得了很大的成功：在機(jī)械運(yùn)動方面三大定律在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強(qiáng)、氣體的內(nèi)能。在電磁學(xué)方面，建立了一個能推斷一切電磁現(xiàn)象的

Maxwell方程。另外還找到了力、電、光、聲等都遵循規(guī)律---能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。牛頓當(dāng)時許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績和勝利之中。他們認(rèn)為物理學(xué)已

經(jīng)發(fā)展到頭了。開爾文在英國 學(xué)會的新年慶祝會上噴了一口毒奶?！暗牵谖锢韺W(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，還有兩朵令人不安的烏云，----”黑體輻射，邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)與“以太”說。開爾文一口毒奶黑體輻射與普朗克常量黑體輻射黑體：如果某物體能全部吸收外來電磁波而不發(fā)生反射，這中物體就成為絕對黑體黑體輻射：加熱腔體，黑體表面就向外輻射電磁波，這就是黑體輻射。用分光技術(shù)和熱電偶設(shè)備，就能測出黑體在不同溫度下輻射強(qiáng)度按波長分布的情況。輻射黑體分子、原子的振動可看作諧振子。這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài)。

h在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。相應(yīng)的能量是某一最小能量ε（稱為能量子）的整數(shù)倍，即：ε,1ε,2ε,3ε,...nε.n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)。E=nhv（n=1，2，3…)E能量，h是普朗克常量，v是諧振動的頻率能量子M.Planck

德1858－1947簡單來說就是：普朗克探究黑體輻射時，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)很完美，他發(fā)現(xiàn)振動的質(zhì)子能量不連續(xù)，最小一份能量為

h能量子某個物體的能量為：E=nhv（n=1，2，3…)E能量，h是普朗克常量，v是諧振動的頻率h=6.62606876(52)x10

-34

J.S波長的大?。杭t>橙>黃>綠>青>藍(lán)>紫頻率的大小：紫>藍(lán)>青>綠>黃>橙>紅2光電效應(yīng)共享單車電子鎖的原理？能電池是通過光電效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置光能----電子逸出---電能光電效應(yīng)簡易實(shí)驗(yàn)弧光燈照射鋅板后，驗(yàn)電器顯示帶正電當(dāng)光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子規(guī)律探究2：光電效應(yīng)是否發(fā)生與頻率的關(guān)系金屬板材料光的頻率電子狀態(tài)（偏離/表面/逸出）是否發(fā)生光電效應(yīng)鈉紅綠紫鋅紅綠紫規(guī)律探究2：光電效應(yīng)是否發(fā)生與頻率的關(guān)系金屬板材料光的頻率電子狀態(tài)（偏離/表面/逸出）是否發(fā)生光電效應(yīng)鈉紅否（偏移）綠是（表面）紫是（逸出）鋅紅否（不動）綠否（偏移）紫是（表面）規(guī)律1極限頻率：每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的最小頻率當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時，才會發(fā)生光電效應(yīng)光電效應(yīng)與頻率規(guī)律探究2：光電效應(yīng)是否發(fā)生與光強(qiáng)的關(guān)系探究2：光電效應(yīng)是否發(fā)生與光強(qiáng)的關(guān)系金屬板材料光的頻率光強(qiáng)電子狀態(tài)（偏離/表面/逸出）鈉綠123紫123鋅綠123紫123規(guī)律探究2：光電效應(yīng)是否發(fā)生與光強(qiáng)的關(guān)系探究2：光電效應(yīng)是否發(fā)生與光強(qiáng)的關(guān)系金屬板材料光的頻率光強(qiáng)電子狀態(tài)（偏離/表面/逸出）鈉綠1表面一個2表面兩個3表面三個紫1逸出一個2逸出兩個3逸出三個鋅綠1偏移一個2偏移兩個3偏移三個紫1表面一個2表面兩個3表面三個規(guī)律2光電流與光強(qiáng)的關(guān)系當(dāng)入射光頻率小于極限頻率時，無論光強(qiáng)多大也會不發(fā)生光電效應(yīng)當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時，飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比，即發(fā)生光電效應(yīng)時光強(qiáng)越大，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多。光電效應(yīng)是幾乎是瞬時的,從光開始照射到光電逸出所需時間t

<10-9s。頻率,

入射光的頻率必須這個頻率,光電效應(yīng)的規(guī)律是：(1)任何一種金屬都有一個才能產(chǎn)生光電效應(yīng);(2)入射光照射到金屬上時,光電子的發(fā)射幾乎是極限大于瞬時,

一般不超過

10-9S

;

(3)產(chǎn)生光電效應(yīng)時,光電流的強(qiáng)度與入射光頻率成正比.關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說法中正確的是A．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生

B．光電流大小與入射光強(qiáng)度成正比C．發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時間一般都大于10－9

sD．發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比(

D

)，一驗(yàn)電器與鋅板用導(dǎo)線相連，用紫外線光源照射鋅板時，驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，下列判斷不正確的是（

C

）此時鋅板帶正電紫外線越強(qiáng)，驗(yàn)電器的指針偏角越大改用紅外線照射鋅板，驗(yàn)電器的指針一定會偏轉(zhuǎn)將一不帶電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角會減小3光電效應(yīng)方程經(jīng)典認(rèn)為，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么極限頻率。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。經(jīng)典電磁理論光是由光子組成的粒子流，每一個光子的能量就是一個hν,整個光具有的能量就是基本能量的整數(shù)倍，光照射到金屬上時，光子與材料中的電子相作用，一個電子只能吸收一個光子。愛因斯坦光子說2h

W

1

mv2作用，金W：逸出功（克服介質(zhì)的屬特有）光電效應(yīng)方程mv2/2：Ekm最大初動能E

=hν：光子入射前的最大能量光電子的最大初動能Ekm和入射光強(qiáng)度無關(guān),只隨入射光頻率v的增大而增大2h

W

1

mv2光電效應(yīng)方程解釋光電效應(yīng)光強(qiáng)大，光子數(shù)多，

的光電子也多，所以光電流也大。電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關(guān)系。從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動能為零時，可得極限頻率。逸出功和極限頻率的關(guān)系0W

h在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出光電子最大初動能Ek跟照射光頻率ν的關(guān)系圖象如圖所示.圖線的斜率tgα＝

h

，橫軸上的截距表示該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的

極限頻率，縱軸上的截距的絕對值表示該金屬的

逸出功的大小.若換用其他金屬做同樣的實(shí)驗(yàn)，測繪得到的圖線與此圖的圖線相比較

斜率

相同， 不同.截距Ekν0-Wαν02h

W

1

mv2Y=kx+bEK=hv-w加正向電壓的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置電子運(yùn)動方向?yàn)殡娏鞯姆捶较虼藭r電源電壓與陰極管內(nèi)一致，所以為正向電壓，會加速陰極管內(nèi)電子運(yùn)動。電子流動方向

電流方向規(guī)律探究3：光強(qiáng)一致時，正向電壓與飽和光電流的關(guān)系光的頻率電壓表數(shù)值電流表數(shù)值卡片1紅0202426綠0202426紫0202830規(guī)律探究3：光強(qiáng)一致時，正向電壓與飽和光電流的關(guān)系光的頻率電壓表數(shù)值電流表數(shù)值卡片1紅00200240260綠00.59207.15247.59267.59紫01.272015.722816.993016.99在入射光的強(qiáng)度與頻率不變的情況下，電流——電壓的實(shí)驗(yàn)曲線 。曲線表明，當(dāng)加速電壓U增加到一定值時，光電流達(dá)到飽和值I，這是因?yàn)閱挝粫r間內(nèi)從陰極K射出的光電子全部到達(dá)陽極A。即飽和電流。0ImI規(guī)律1光電流與正向電壓加反向電壓的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置電子運(yùn)動方向?yàn)殡娏鞯姆捶较虼藭r電源電壓與陰極管內(nèi)相反，所以為反向電壓，會遏制陰極管內(nèi)電子運(yùn)動。電子流動方向

電流方向規(guī)律探究4：光強(qiáng)一致，頻率不同時反向電壓與飽和光電流的關(guān)系光的頻率電壓表數(shù)值電流表數(shù)值卡片2綠00.10.70.8紫00.10.70.9電壓是反向電壓規(guī)律探究4：光強(qiáng)一致，頻率不同，反向電壓與飽和光電流的關(guān)系光的頻率電壓表數(shù)值電流表數(shù)值卡片2綠00.590.10.450.700.80紫01.270.11.170.70.130.90電壓是反向電壓當(dāng)加速電壓逐漸減小到零，并逐漸變負(fù)時（這時電場力對于光電子來說是阻力），光電流并不降為零，所以盡管有電場力阻礙它運(yùn)動，仍有部分初動能比較大的光電子到達(dá)電極A。隨著反向電壓越來越大，單位時間內(nèi)到達(dá)陽極A的光電子數(shù)就越來越少，光電流也就越來越小。但是當(dāng)反向電壓增大到等于時，就能所有的光電子飛向電極A，光電流降為零，這個電壓叫遏止電壓（-ug）。-ug

0ImI規(guī)律2光電流與反向電壓它使具有最大初速度的光電子也不能到達(dá)電極A。這樣

就能根據(jù)遏止電壓來確定電子的最大初速度和最大初動能Uge=Ekm規(guī)律3頻率與遏止電壓用不同頻率的光去照射電極K時，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是：頻率愈高，遏止電壓ug愈大，說明了光電子的最大初動能與光的頻率有關(guān)。并且光的頻率v與遏止電壓ug成直線關(guān)系。頻率低于v0的光，不論強(qiáng)度多大，都不能產(chǎn)生光電子，因此v0稱為極限頻率。對于不同的材料極限頻率不同。規(guī)律探究3：頻率相同，不同光強(qiáng)下電壓與飽和光電流的關(guān)系規(guī)律探究3：電壓與飽和光電流的關(guān)系（紫光，光強(qiáng)不同）卡片光的強(qiáng)度電壓表數(shù)值電流表數(shù)值卡片11022243020222430卡片2100.10.70.9200.10.70.9規(guī)律探究3：頻率相同，不同光強(qiáng)下電壓與飽和光電流的關(guān)系規(guī)律探究3：電壓與飽和光電流的關(guān)系（紫光，光強(qiáng)不同）卡片光的強(qiáng)度電壓表數(shù)值電流表數(shù)值卡片1101.272215.042415.723016.99201.52215.722416.323016.99卡片2101.270.11.170.70.130.90201.370.11.190.70.160.90規(guī)律4光強(qiáng)與遏止電壓在用相同頻率不同強(qiáng)度的光去照射電極K時，得到電流—電壓的曲線

。它顯示出對于不同強(qiáng)度的光，遏止電壓Ug是相同的，說明同一種頻率，不同強(qiáng)度的光所產(chǎn)生的光電子的最大初動能是相同的。但光電流強(qiáng)度不同，這是因?yàn)槿肷涔獾膹?qiáng)度是由單位時間到達(dá)金屬表面的光子數(shù)目決定的，而被的光電子（亦即吸收了光子能量的電子）數(shù)又與光子數(shù)目成正比，這樣光的強(qiáng)度越大，被擊出的光電子數(shù)就越多，則形成的光電流就越強(qiáng)。即當(dāng)入射光的頻率一定時，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與．則可判斷出（

）電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，A．甲光的頻率大于乙光的頻率

B．乙光的波長大于丙光的波長

C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的）關(guān)系圖象，由圖象可知（該金屬的逸出功等于-E該金屬的逸出功等于hν0C.入射光的頻率為ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為ED．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E下表給出了一些金屬材料的逸出功?，F(xiàn)用波長為4

00nm的單色光照射上述材料