19-2光电效应.ppt

§19-2 光电效应光的波粒二象性
光到底是波还是粒子?
经典物理,以牛顿为代表,认为光是波。
19世纪末,出现了一系列有关光的实验,无法用光的波动理论解释。经典物理受到严峻的挑战!光电效应是其中一个典型的代表。
光照射在金属表面时,金属表面会有电子射出——称为光电效应。
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光电效应伏安特性曲线
光电效应实验装置
O
O
O
O
O
O
V
G
A
K
B
O
O
m
I
s
饱
和
电
流
光强较强
I
U
a
O
U
光强较弱
遏
止
电
压
一、光电效应的实验规律
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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:
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和金属有关的恒量
U
o
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:
遏止电压与入射光频率的实验曲线
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o
U
a
ν
ν0
结论:光电子初动能和入射光频率成线性关系,
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。
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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。
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几种金属的红限及逸出功
ν
c
=
0
+
钯 Pd
金 Au
汞 Hg
钛 Ti
铯 Cs




2480
2580
2750
3030
6520





金属
红限
逸出功
(Hz)
(A)
λ
0

ν
(eV)
10
14
0
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1. 按经典理论光电子的初动能应决定于
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。
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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 ,
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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. 光强越大,光子数越多,释放的光电子也越多, -- 所以,光电流也越大。
,当初动能为零时,可得到
红限频率:
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