1、光子光子 學習目標學習目標: 1、了解量子假說及微觀世界中的量子化現象，、了解量子假說及微觀世界中的量子化現象，能比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化的不能比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化的不同。同。 2、知道金屬逸出功的概念，知道光電效應方、知道金屬逸出功的概念，知道光電效應方程，并能用其解釋光電效應現象。程，并能用其解釋光電效應現象。 3、知道光子的概念，會用光子能量和頻率的、知道光子的概念，會用光子能量和頻率的關系進行計算。關系進行計算。http:/ 1.產生光電效應的條件：產生光電效應的條件：任何一種金屬，都存在任何一種金屬，都存在極限頻率極限頻率0，只有當入射，只有當入射光頻率光頻率0時

2、，才能發生光電效應時，才能發生光電效應. 2.光電子的最大初動能：光電子的最大初動能：光電子的光電子的最大初動能最大初動能Ekm與入射光強度無關，只與入射光強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大隨入射光頻率的增大而增大 . 3.光電效應的發生時間：幾乎是瞬時發生的光電效應的發生時間：幾乎是瞬時發生的 4.光電流強度的決定因素光電流強度的決定因素：當入射光頻率當入射光頻率0時，時，光電流隨入射光強度的增大而增大光電流隨入射光強度的增大而增大;當入射光的強度不變，頻率增大，光電流不變。入射光的強度不變，頻率增大，光電流不變。光電效應伏安特性曲線光電效應伏安特性曲線光電效應實驗裝置光電效應實驗裝置IO

3、UUa遏遏止止電電壓壓Is飽飽和和電電流流OOOOOOVGAKBOOm光光 強強 較較 強強光光 強強 較較 弱弱 能量量子假說能量量子假說 普朗克在研究物體熱輻射的規律時發現，只普朗克在研究物體熱輻射的規律時發現，只有認為電磁波發射和吸收的能量不是連續的，有認為電磁波發射和吸收的能量不是連續的，而是一份一份進行的而是一份一份進行的，理論計算的結果才能理論計算的結果才能跟實驗事實相符合。跟實驗事實相符合。 每一份的能量等于每一份的能量等于 h ，其中，其中是輻射電磁波是輻射電磁波的頻率，實驗測得的頻率，實驗測得 h = 6.6310 34 js (普朗克常量）普朗克常量） 量子假說的意義：量子

4、假說的意義：由這個假說出發，可以非由這個假說出發，可以非常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實常合理地解釋某些電磁波的輻射和吸收的實驗現象。驗現象。http:/ 能量量子假說能量量子假說 宏觀世界物理量的取值往往是連續的，如宏觀世界物理量的取值往往是連續的，如質量、動能、動量等，都可以取從質量、動能、動量等，都可以取從0到到之之間的任意值。而在微觀世界，物理量的取間的任意值。而在微觀世界，物理量的取值往往是不連續的，如氫原子中電子的能值往往是不連續的，如氫原子中電子的能量，只可取量，只可取-13.6ev, -3.4ev, -1.5ev。 這種現象稱為這種現象稱為量子化現象量子化現象。 受到普朗

5、克的啟發，愛因斯坦于受到普朗克的啟發，愛因斯坦于1905年提出：年提出：在在空間傳播的光也不是連續的，是以光速空間傳播的光也不是連續的，是以光速C 運動的運動的粒子（稱為光子）流，是一份一份的，每一份叫粒子（稱為光子）流，是一份一份的，每一份叫做一個光子。做一個光子。一個光子的能量為一個光子的能量為 E = h，式中的式中的h = 6.6310-34js (普朗克常量普朗克常量)。 這個學說后來叫這個學說后來叫光子假說。光子假說。光子假說光子假說 按光子假說，光電效應中發出的光電子，是由按光子假說，光電效應中發出的光電子，是由入射光子與金屬中電子碰撞后打出來的。入射光子與金屬中電子碰撞后打出來

6、的。 由于離子的束縛，電子只有吸收一定的能量，由于離子的束縛，電子只有吸收一定的能量，才能從物體內部逃脫，成為光電子。即：必須才能從物體內部逃脫，成為光電子。即：必須對內部電子做功，電子才能脫離離子的束縛而對內部電子做功，電子才能脫離離子的束縛而逸出表面，這個功稱為物體的逸出表面，這個功稱為物體的逸出功逸出功，用，用W表表示。電子逃逸出來后，可能還有一定的動能，示。電子逃逸出來后，可能還有一定的動能，根據能量守恒定律，入射光子的能量等于出射根據能量守恒定律，入射光子的能量等于出射光電子的最大初始動能與逸出功之和，即：光電子的最大初始動能與逸出功之和，即：光電效應方程光電效應方程wmvh2max

7、21光電效應方程光電效應方程方程中的方程中的Ek時光電子的時光電子的最大初動能最大初動能，就某個光電子，就某個光電子而言，其離開金屬時動能大小可以是而言，其離開金屬時動能大小可以是0Ek范圍內的范圍內的任何值任何值光電效應方程符合能量守恒定律光電效應方程符合能量守恒定律光電效應方程包含了產生光電效應的條件光電效應方程包含了產生光電效應的條件Whmvm221理解幾個物理量理解幾個物理量 逸出功逸出功W逸逸：金屬表面的電子直接從金屬金屬表面的電子直接從金屬表面飛出時克服原子核的引力束縛所做的表面飛出時克服原子核的引力束縛所做的功，叫做這種金屬的逸出功。功，叫做這種金屬的逸出功。 最大初動能最大初動

8、能Ek：直接從金屬表面飛出的光直接從金屬表面飛出的光電子具有的動能最大。電子具有的動能最大。愛因斯坦對光電效應的解釋愛因斯坦對光電效應的解釋 對極限頻率的理解：對極限頻率的理解：從光電效應方程中，當從光電效應方程中，當初動能為零時，可得到極限頻率：初動能為零時，可得到極限頻率：Wh0=wmvh2max21光電效應方程光電效應方程 也就是說也就是說,只有當光子的能量只有當光子的能量h W逸逸時時,最大最大初動能初動能Ek 0愛因斯坦對光電效應的解釋愛因斯坦對光電效應的解釋wmvh2max21光電效應方程光電效應方程 對最大初動能的理解：對最大初動能的理解：從方程可以變形得到從方程可以變形得到,光

9、光電子最大初動能和照射光的頻率成線性關系電子最大初動能和照射光的頻率成線性關系:oo例題例題1、入射光照到某金屬表面上發生光電效應，、入射光照到某金屬表面上發生光電效應，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變。下若入射光的強度減弱，而頻率保持不變。下列說法正確的是：列說法正確的是：( ) A逸出的光電子的最大初動能減少；逸出的光電子的最大初動能減少； B單位時間內從金屬表面逸出的光電子單位時間內從金屬表面逸出的光電子數目減少；數目減少； C從光照至金屬表面到發射出光電子之從光照至金屬表面到發射出光電子之間的時間間隔將增加；間的時間間隔將增加； D不發生光電效應。不發生光電效應。 B練習練習1、紅、

10、橙、黃、綠四種單色光中，光子的能、紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子的能量最小的是（量最小的是（ ）A、紅光、紅光 B、橙光、橙光 C、黃光、黃光 D、綠光、綠光A2、某單色光照射某金屬時不能發生光電效、某單色光照射某金屬時不能發生光電效應，則下述措施中可能使該金屬產生光應，則下述措施中可能使該金屬產生光電效應的是（電效應的是（ ）A、延長光照時間、延長光照時間B、增強光的強度、增強光的強度C、換用波長較短的光照射、換用波長較短的光照射D、換用頻率較低的光照射、換用頻率較低的光照射C3、光電效應的四條規律中，經典的電磁理論、光電效應的四條規律中，經典的電磁理論不能解釋的有（不能解釋的有（ ）A、

11、入射光的頻率必須大于被照射的金屬的、入射光的頻率必須大于被照射的金屬的極限頻率才能產生光電效應極限頻率才能產生光電效應B、光電子的最大初動能與入射光強度無關，、光電子的最大初動能與入射光強度無關，只隨入射光頻率的增大而增加只隨入射光頻率的增大而增加C、入射光照到金屬上時，光電子的發出幾、入射光照到金屬上時，光電子的發出幾乎是瞬時的乎是瞬時的D、當入射光頻率大于金屬的極限頻率時，、當入射光頻率大于金屬的極限頻率時，光電流強度與入射光強度成正比光電流強度與入射光強度成正比ABC4用綠光照射一光電管，能產生光電效應。用綠光照射一光電管，能產生光電效應。欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增大，欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增大，應（應（ ） A改用紅光照射；改用紅光照射； B增大綠光的強度增大綠光的強度 C增大光電管上的加速電壓增大光電管上的加速電壓 D改用紫光照射改用紫光照射D5、在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板、在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連。用弧光燈照射鋅板時，驗電器的與靈敏驗電器相連。用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度：如圖所示，這時（指針就張開一個角度：如圖所示，這時（ ） A、鋅板帶正電，指針帶負電、鋅板帶正電，指針帶負電 B、鋅板帶正電，指針帶正電、