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(共22張PPT)
5.1光電效應及其解釋
普朗克的能量子說:
帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份地輻射或吸收的，每一份叫做一個能量子，每一個能量子的能量
ε=hν
h為普朗克常量：h=6.626×10-34J·s
光的本質是什么？
重新提出“光的粒子性”
光是電磁波，它能很好地解釋光的干涉、衍射等現象，但是，光的波動說并不能成功地說明光的所有現象。早在1887年赫茲在做電磁的實驗時，就偶然發現了一個后來被稱作光電效應的現象，這個現象使光的波動說遇到了無法克服的困難.
赫 茲
讓帶負電的鋅板與驗電器相連，驗電器指針張開，用紫外線燈照射鋅板，觀察到驗電器指針閉合，這個現象說明什么？
表明鋅板在射線照射下失去了電子
一.光電效應現象
光電子定向移動形成的電流叫光電流。
當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現象，稱為光電效應。逸出的電子稱為光電子。
光電效應：
二.光電效應的實驗
1.研究目的：光電效應中電子發射情況
與照射光的強弱、光的顏色（頻率）
等物理量之間的關系。
2.裝置介紹：
①陰極K：發射光電子，
陽極A：接收光電子，形成光電流。
②微安表：測量光電流大小
③電壓表：測量K、A間電壓
④滑動變阻器：改變電源加在K、A電壓
3.電源操作：
①A接電源正級：正向電壓，光電子向A級加 速運動，光電流更大，實驗效果更明顯。
②A接電源負級：反向電壓，光電子向A級減 速運動。遏制光電流。
4.實驗規律：
（1）任何一種金屬都有一個極限頻率
與金屬自身性質有關！
發生光電效應條件：入射光V>Vc
（2）存在飽和電流
正向電壓U增加，光電流增大，但有一定的飽和值 （因為單位時間發射的光電子數目有限）
與光強度有關！
4.實驗規律：
（3）存在截止電壓 Uc（遏止電壓）
反向電壓為Uc時，恰好減速阻止所有光電子到達A板。
設光電子逸出最大初速度為
由圖可知 和 UC 與光的頻率有關，與光強無關！
（4）光電效應具有瞬時性
4.實驗規律：
光電效應的解釋中的疑難
按照光的電磁理論，應得出以下結論：
①不管光的頻率如何，只要光足夠強，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應存在截止頻率 ；
②光越強，光電子的初動能應該越大，所以遏止電壓UC應與光的強弱有關 ；
③如果光很弱，按經典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠遠大于10-9 S。
以上三個結論都與實驗結果相矛盾的，所以無法用經典的波動理論來解釋光電效應。
二.愛因斯坦的光電效應理論
以普朗克量子假說為基礎
假定電磁波本身的能量也是不連續的
光本身是由一個個不可分割
的能量子（光子）組成的
一個光子能量是
1.光子說(愛因斯坦于1905年提出)
三.愛因斯坦的光電效應方程
在空間傳播的光不是連續的而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量跟它的頻率成正比。即:E＝hν ，ν 表示光的頻率，h叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳 秒
2.光電效應方程
①逸出功：金屬表面上的電子逸出時要克服金屬原子核的引力所做功.
②光電效應方程：hν＝W+Ek
3.愛因斯坦光電效應方程對實驗結論的解釋
(1)解釋極限頻率：
圖像橫截距表示極限頻率
(2)解釋飽和電流：對于同種頻率的光，光 較強時，單位時間內照射到金屬表面的 光子數較多，因而飽和電流較大。
有光電子射出時
(3)解釋遏止電壓和最大初動能：
和 UC 與光的頻率成正相關，
與光強無關！還與金屬逸出功有關。
(4)遏止電壓 Uc 與光的頻率 和逸出功 W的關系
三、康普頓效應
光的波動理論認為，散射光頻率應等于入射光頻率。入射波長與散射波長應相等。
美國物理學家康普頓研究了X射線通過石墨等較輕物質產生的散射現象，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分，這種現象稱為康普頓效應。
康普頓提效應進一步說明光具有粒子性
四.光的波粒二象性
1.光的波動性：
干涉，衍射,偏振
2.光的粒子性：
黑體輻射，光電效應，康普頓效應
3.光具有波粒二象性
概率波
（1）大量光子體現波動性，少量光子體現粒子性
（2）波長越長，波動性越強，波長越短，粒子性越強

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