nullnull第三节
光电效应
光的波粒二象性null 一、光电效应的实验规律nullOOOOOOVGAKBOOm光电效应实验装置 一、光电效应的实验规律nullOOOOOOVGAKBOOmIUaOU光 强 较 弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏
止
电
压 一、光电效应的实验规律nullOOOOOOVGAKBOOmIIsUaOU光 强 较 弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏
止
电
压饱
和
电
流
一、光电效应的实验规律nullOOOOOOVGAKBOOmIIsUaOU光 强 较 强光 强 较 弱光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置遏
止
电
压饱
和
电
流
一、光电效应的实验规律null 1. 光电流与入射光光强的关系
null 1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出:在入射光频率不变时,饱和光电流和入射光光强成正比。 null 1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出:在入射光频率不变时,饱和光电流和入射光光强成正比。
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 . nullaa当反向电压加至时光电流为零,称U 为遏止电压。U 1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出:在入射光频率不变时,饱和光电流和入射光光强成正比。
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 . nullaa当反向电压加至时光电流为零,称U 2 . 光电子初动能和入射光频率的关系
为遏止电压。U 1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出:在入射光频率不变时,饱和光电流和入射光光强成正比。
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 . nullaa当反向电压加至时光电流为零,称U 2 . 光电子初动能和入射光频率的关系
遏止电压的存在说明光电子具有初动能,为遏止电压。U 1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出:在入射光频率不变时,饱和光电流和入射光光强成正比。
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 . nulla当反向电压加至时光电流为零,称U 2 . 光电子初动能和入射光频率的关系
遏止电压的存在说明光电子具有初动能,且:为遏止电压。12mUa=(1)...ev2 1. 光电流与入射光光强的关系
实验指出:在入射光频率不变时,饱和光电流和入射光光强成正比。
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 . null 实验指出遏止电压和入射光频率有线性
关系,即: null 实验指出遏止电压和入射光频率有线性
关系,即: n (2)UaUok=...null 实验指出遏止电压和入射光频率有线性
关系,即: n (2)UaUok=...和金属有关的恒量Uonull 实验指出遏止电压和入射光频率有线性
关系,即: n (2)UaUok=...和金属无关的普适恒量和金属有关的恒量kUonulln (2)UaUok=...nulloUaννo遏止电压与
入射光频率的
实验曲线n (2)UaUok=...nulloUaννo遏止电压与
入射光频率的
实验曲线由式(1),(2)得:1220mvkeU=-nen (2)UaUok=...nulloUaννo遏止电压与
入射光频率的
实验曲线由式(1),(2)得:122mvkeU=-nen (2)UaUok=...结论:光电子初动能和入射光频率成正比,
与入射光光强无关。0null 3. 对于给定的金属,当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。(称为红限)时,无论照射光多一数值nnull 因为初动能大于零,因而产生光电效应的条件
是: 3. 对于给定的金属,当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。(称为红限)时,无论照射光多一数值nnull 因为初动能大于零,因而产生光电效应的条件
是:0UKν 3. 对于给定的金属,当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。(称为红限)时,无论照射光多一数值nnull 因为初动能大于零,因而产生光电效应的条件
是:0UK=0UKν0称为红限ν 3. 对于给定的金属,当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。(称为红限)时,无论照射光多一数值nnull 因为初动能大于零,因而产生光电效应的条件
是:0UK=0UKν0称为红限ν 4 . 光电效应瞬时响应性质 3. 对于给定的金属,当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。(称为红限)时,无论照射光多一数值nnull 因为初动能大于零,因而产生光电效应的条件
是:0UK=0UKν0称为红限的时间。10- 9sν 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 3. 对于给定的金属,当照射光频率小于某0强都不会产生光电效应。(称为红限)时,无论照射光多一数值nnull 3. 对于给定的金属,当照射光频率小于某 因为初动能大于零,因而产生光电效应的条件
是:0UK=0UKν0称为红限0 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
电子出现只需要结论:光电效应的产生几乎无需时间的累积强都不会产生光电效应。(称为红限)时,无论照射光多一数值n的时间。10- 9sνnull几种金属的红限及逸出功钯 Pd金 Au汞 Hg钛 Ti铯 Cs12.111.610.99.9248025802750303065201.94.14.54.85.0金 属红 限逸 出 功(Hz)(A)λνc04.8=ν0(eV)+10140null经典电磁波理论的缺陷null 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。
经典电磁波理论的缺陷null 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。
2. 无法解释红限的存在。
经典电磁波理论的缺陷null 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。
2. 无法解释红限的存在。
3. 无法解释光电效应的产生几乎无须
时间的积累。经典电磁波理论的缺陷null电子的动能,即:二、爱因斯坦方程 光子 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:他认为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 ,一部分转化为光——爱因斯坦
光电效应方程null 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
4.从光电效应方程中,当初动能为零时,
可得到红限频率: 爱因斯坦对光电效应的解释:
1. 光强大,光子数多,释放的光电子也
多,所以光电流也大。
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。 null光子的能量、质量和动量因为: 由于光子速度恒为C,所以光子的“静
止质量”为零.
光子的动量:光子质量:例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。 例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。解:爱因斯坦方程:mvmax2/ 2 = h - A
例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。解:爱因斯坦方程:mvmax2/ 2 = h - A
vmax =[ 2( h - A ) /m ]1/2
例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。解:爱因斯坦方程:mvmax2/ 2 = h - A
vmax =[ 2( h - A ) /m ]1/2
=[ 2 (hc / - hc / o ) /m ]1/2
例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。解:爱因斯坦方程:mvmax2/ 2 = h - A
vmax =[ 2( h - A ) /m ]1/2
=[ 2 (hc / - hc / o ) /m ]1/2
|Ua | = ( mvmax2/ 2) / e
例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。解:爱因斯坦方程:mvmax2/ 2 = h - A
vmax =[ 2( h - A ) /m ]1/2
=[ 2 (hc / - hc / o ) /m ]1/2
|Ua | = ( mvmax2/ 2) / e
= ( h - A ) / e
例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。例1:试求用波长 的光照射在铯的感光片上时,铯所放出的光电子速度 vmax 和遏止电压Ua(设铯红限为 o > )。解:爱因斯坦方程:mvmax2/ 2 = h - A
vmax =[ 2( h - A ) /m ]1/2
=[ 2 (hc / - hc / o ) /m ]1/2
|Ua | = ( mvmax2/ 2) / e
= ( h - A ) / e
= hc ( 1/ - 1/ o ) / e
例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2 OO例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2解:因为 |Ua | = hc ( 1/ - 1/ o ) / e ,OO例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2解:因为 |Ua | = hc ( 1/ - 1/ o ) / e , 所以
|Ua 2 | - |Ua1 | = hc ( 1/ 2 - 1/ 1 ) / e OO例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2解:因为 |Ua | = hc ( 1/ - 1/ o ) / e , 所以
|Ua 2 | - |Ua1 | = hc ( 1/ 2 - 1/ 1 ) / e
故 |Ua 2 | = |Ua1 | + hc ( 1/ 2 - 1/ 1 ) / e
OO例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2例2:当 1= 5893 A 光照射某一光电池时,为了遏止所有电子到达阳极,需要 0.30 V的负电势。如果用 2 = 4000 A 光照射该光电池时,求遏止电压 Ua 2解:因为 |Ua | = hc ( 1/ - 1/ o ) / e , 所以
|Ua 2 | - |Ua1 | = hc ( 1/ 2 - 1/ 1 ) / e
故 |Ua 2 | = |Ua1 | + hc ( 1/ 2 - 1/ 1 ) / e
=1.30 V
OO例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。 例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。解:(1) 因为 A=ho=hc / o ,例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。解:(1) 因为 A=ho=hc / o ,所以
o = hc /A
例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。解:(1) 因为 A=ho=hc / o ,所以
o = hc /A
=6.6310-34 3108/2.21.610-19
例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。解:(1) 因为 A=ho=hc / o ,所以
o = hc /A
=6.6310-34 3108/2.21.610-19
=5.65 10-7 m
例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。例3: 光电管的阴极用逸出功 A=2.2eV的金属制成,今用一单色光照射此光电管,阴极发射出光电子,测得遏止电压为Ua=5.0V,试求(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长
,(2)入射光波长。解:(1) 因为 A=ho=hc / o ,所以
o = hc /A
=6.6310-34 3108/2.21.610-19
=5.65 10-7 m
= 0.565 (2)根据爱因斯坦方程
hυ= Ek,max + A (2)根据爱因斯坦方程
hυ= Ek,max + A
遏止电压与光电子最大动能的关系
Ek,max= eUa (2)根据爱因斯坦方程
hυ= Ek,max + A
遏止电压与光电子最大动能的关系
Ek,max= eUa
消去 Ek,max ,整理可得入射光波长λ为
λ= hc /( eUa+ A )
(2)根据爱因斯坦方程
hυ= Ek,max + A
遏止电压与光电子最大动能的关系
Ek,max= eUa
消去 Ek,max ,整理可得入射光波长λ为
λ= hc /( eUa+ A )
6.63×10-34 ×3×10-8
(5 + 2.2)×1.6×10-19
= (2)根据爱因斯坦方程
hυ= Ek,max + A
遏止电压与光电子最大动能的关系
Ek,max= eUa
消去 Ek,max ,整理可得入射光波长λ为
λ= hc /( eUa+ A )
6.63×10-34 ×3×10-8
(5 + 2.2)×1.6×10-19
= 1.73×10-7m
= (2)根据爱因斯坦方程
hυ= Ek,max + A
遏止电压与光电子最大动能的关系
Ek,max= eUa
消去 Ek,max ,整理可得入射光波长λ为
λ= hc /( eUa+ A )
6.63×10-34 ×3×10-8
(5 + 2.2)×1.6×10-19
= 1.73×10-7m
= 0.173 μ
=三、光的波粒二象性三、光的波粒二象性 三、光的波粒二象性三、光的波粒二象性 光既具有波动性又具有粒子性三、光的波粒二象性三、光的波粒二象性 光既具有波动性又具有粒子性
波动性:干涉、衍射、...... 三、光的波粒二象性三、光的波粒二象性 光既具有波动性又具有粒子性
波动性:干涉、衍射、......
粒子性:光电效应、康普顿效应、......三、光的波粒二象性三、光的波粒二象性 光既具有波动性又具有粒子性
波动性:干涉、衍射、......
粒子性:光电效应、康普顿效应、......
低频或长波区域 ——波动性显著
三、光的波粒二象性三、光的波粒二象性 光既具有波动性又具有粒子性
波动性:干涉、衍射、......
粒子性:光电效应、康普顿效应、......
低频或长波区域 ——波动性显著
超高频区域 ——粒子性显著