高中物理選修3-5

《光的粒子性——光電效應》問題1.如何使一個電流表的指針

發生一定角度偏轉？方案一：接入電源方案二：利用電磁感應方案三：問題2：如何使下面電路中電流表指針發生偏轉？

鋅板銅網問題3：請認真觀察下面的實驗，并分析實驗現象？問題4：實驗中電流表的指針發生了偏轉，Why!？結論：

在光的照射下，金屬中有電子逸出光電效應一.光電效應

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。光電子定向移動形成的電流叫光電流問題5：光電效應的規律是怎樣的？(1)、存在截止頻率

入射光的頻率低于截止頻率時,不能發生光電效應不同金屬的截止頻率不同光電效應的實驗規律(2)存在著飽和電流在光照條件不變的情況下，在電流較小時電流隨電壓的增大而增大，但電流增大到一定值時，即使電壓再增大，電流也不會再增大了.入射光越強，飽和電流越大。(3)存在著反向遏止電壓反向遏止電壓的大小只與入射光的頻率有關光電子具有的最大初動能只與入射光的頻率有關。(4)光電子逸出具有瞬時性當入射光的頻率超過截止頻率時，不論光怎樣微弱都立刻產生光電流。問題6：用已有的知識對上述四條規律如何給出合理的解釋？雙縫干涉現象單縫衍射現象

光是一種波光的偏振現象光是橫波麥克期韋的電磁場理論，赫茲的實驗光是電磁波光的波動說理論：光照越強，單位時間照到單位面積上的能量越大。

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。逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。②光越強，逸出的電子數越多，光電流也就越大。③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。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。④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10-9S。√實驗表明:對于一定顏色(頻率)的光,無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的.電子受到金屬表面層的引力作用,要從金屬中掙脫出來，就必須克服這個引力做功。用光的波動理論解釋光電效應存在的困難。

×××問題7：如何解決上述矛盾？回顧：普朗克能量子理論在空間傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫一個光子。h為普朗克恒量頻率或一個電子吸收一個光子的能量hν后，一部分能量用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現為逸出后電子的初動能Ek，即：愛因斯坦光電效應方程Ek--光電子的最大初動能愛因斯坦對光電效應的解釋①方程表明：只有當hν>W0時，才有光電子逸出就是光電效應的截止頻率。③電子一次性吸收一個光子的全部能量，不需要積累能量的時間，光電流自然幾乎是瞬時發生的。④對于同種顏色（頻率相同）的光，光較強時，包含的光子數較多，照射金屬時產生的光電子多，因而飽和電流大。②方程表明，光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率有關，與光的強弱無關，所以遏止電壓只與入射光的頻率有關。

愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應，但當時科學界的反應十分冷淡，量子論的創始人普朗克也責怪愛因斯坦的光子說“走得太遠”，美國實驗物理學家密立根將自己視為光的波動理論的捍衛者，并定下了工作目標：對愛因斯坦的光電效應方程進行徹底檢驗，以遏制這種“不可思議的”，“大膽的”和“輕率的”光子說。密立根對光電效應進行了長期的研究，在1916年發表的論文中，他公布了實驗結果：光電子的最大動能與入射光頻率的關系曲線，確實是一條直線，由直線斜率還精確測定了h的值。他寫到“盡管有時我認為我掌握了與該方程不相符合的證據，但我發現，研究的時間越長，誤差消除的越干凈，方程預見的結果就越發符合我觀察到的結果”。愛因斯坦由于對光電效應的理論解釋和對理論物理學的貢獻獲得1921年諾貝爾物理學獎密立根由于研究基本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎。光的粒子性小結一.光電效應1.定義2.實驗規律①存在截止頻率：入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發生光電效應，低于這個頻率就不能發生光電效應；不同金屬的截止頻率不同。②存在著飽和電流：當入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，飽和電流越大。③存在遏止電壓：光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，與入射光的強弱無關。④具有瞬時性：入射光照到金屬上時，光電子的發射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒.

（3）光子說對光電效應的解釋（2）愛因斯坦的光電效應方程三、愛因斯坦的光子說及光電效應方程（1）光子說：二、光的電磁理論解釋光電效應碰到的困難。1.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B.鋅板帶正電，指針帶正電C.鋅板帶負電，指針帶正電D.鋅板帶負電，指針帶負電B練習2.一束黃光照射某金屬表面時，不能產生光電效應，則下列措施中可能使該金屬產生光電效應的是()A.延長光照時間B.增大光束的強度C.換用紅光照射D.換用紫光照射D練習3.關于光子說的基本內容有以下幾點，不正確的是()A.在空間傳播的光是不連續的，而是一份一份的，每一份叫一個光子B.光是具有質量、能量和體積的物質微粒子C.光子的能量跟它的頻率成正比D.光子客觀并不存在，而是人為假設的練習BD4.關于光電效應下述說法中正確的是()A.光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大B.只