光电效应爱因斯坦方程.pptx
《光电效应爱因斯坦方程.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光电效应爱因斯坦方程.pptx(46页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、1光电效应光电效应 在在一一定定频频率率光光的的照照射射下下,金金属属或或其其化化合合物物表表面面发发出出电电子子的的现现象象叫叫做做光光电电效效应应。发发射射出出来来的的电电子叫子叫光电子光电子。2赫兹赫兹 德德 国国 物物 理理 学学 家家 赫赫 兹兹(Heinrich Heinrich Rudolf Rudolf HertzHertz,1857-18941857-1894)18871887年年在在实实验验中中首次发现了光电效应。首次发现了光电效应。德德国国物物理理学学家家普普朗朗克克(Max Max Karl Karl Ernst Ernst Ludwig Ludwig PlanckPl
2、anck,1858-19471858-1947)在在19001900年年创创立立了了量量子子假假说说,即即物物质质辐辐射射(或或吸吸收收)的的能能量量只只能能是是某某一一最最小小能能量量单单位位(能能量量量量子子)的的整整数数倍倍。他他引引进进了了一一个个物物理理普普适适常常数数,即即普普朗朗克克常常数数,是是微微观观现现象象量子特性的表征。量子特性的表征。普朗克普朗克一一 历史背景历史背景3 德德国国科科学学家家爱爱因因斯斯坦坦(Albert Albert EinsteinEinstein,1879-19551879-1955)在在普普朗朗克克的的量量子子假假设设基基础础上上,给给出出了了光
3、光电电效效应应方方程程,成成功功解解释释了了光光电电效效应应的的全全部部实实验验规规律律。(获(获19211921年诺贝尔物理学奖)年诺贝尔物理学奖)19161916年年美美国国物物理理学学家家罗罗伯伯特特密密立立根根(Robert(Robert Andrews Andrews Millikan,1868Millikan,18681953)1953)历历经经十十年年,发发表表了了光光电电效效应应实实验验结结果果,验验证证了了爱爱因因斯斯坦坦的的光光量量子子说说。(获(获19231923年诺贝尔物理学奖)年诺贝尔物理学奖)密立根密立根爱因斯坦爱因斯坦4二二 光电效应光电效应实验规律:实验规律:光
4、光照照射射在在金金属属K上上,有有电电子子逸逸出出,在在电电场场作作用用下下飞飞向向阳阳极极A,成为光电流,成为光电流iP。U饱饱和和电电流流遏止电压遏止电压UaVA入射光强度入射光强度5饱和:饱和:从从K射出的电子全部飞向射出的电子全部飞向 阳极阳极A,形成饱和电流。,形成饱和电流。设单位时间从设单位时间从K飞出飞出n个电子,个电子,则:则:经经典典物物理理的的解解释释:电电子子从从金金属属中中逸逸出出要要克克服服阻阻力力作作功功。光光强强越越大大,光光振振辐辐E0越越大大,受受强强迫迫的的电电子子振振动动动动能能越越大大,能能克克服服阻阻力力逸逸出出金金属属表表面面的的电子越多。故与光强成
5、正比。电子越多。故与光强成正比。1 1 第第一一定定律律:单单位位时时间间从从金金属属表表面面逸逸出出的的光光电电子子数数目目与与入入射射光光强强IS成成正比。正比。U6实实验验表表明明:当当U=0,乃乃至至U0时时,即即电电场场阻阻止止电电子子飞飞向向阳阳极极,但但仍仍有有电电子子飞飞向向阳阳极极,说说明明光光电子有电子有初动能初动能。当反向电压增至一定值当反向电压增至一定值Ua时,光电流时,光电流Ua称为称为遏止电压遏止电压2 2 第第二二定定律律:光光电电子子数数的的最最大大初初动动能能随随入入射射光光的的频频率率增增大大而而线线性性增大,而与入射光强度无关。增大,而与入射光强度无关。说
6、明初动能最大的电子也不能到达阳极。说明初动能最大的电子也不能到达阳极。UUa电子的初动能:电子的初动能:7实验还表明实验还表明:光电子的最大初动能:光电子的最大初动能(遏止电压遏止电压)随与入射光频率随与入射光频率增大而线性增大,与入射光的强度无关。增大而线性增大,与入射光的强度无关。0式中:式中:U0-决定于金属性质决定于金属性质k-与金属性质无关与金属性质无关 的普适恒量的普适恒量UUa3Ua2Ua18红限频率红限频率入射光频率要大于入射光频率要大于U0/k才能产生光电效应。才能产生光电效应。注意:注意:(1)每种金属都有各自对应的红限频率。每种金属都有各自对应的红限频率。逸出功逸出功逸逸
7、出出功功:电电子子逸逸出出物物体体表表面面所需要的所需要的最小最小能量能量A=eU0。3 3 第第三三定定律律:当当光光照照射射到到某某一一给给定定的的金金属属时时,无无论论光光的的强强度度如何,如何,小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。金属金属截止频率截止频率4.5455.508.06511.53铯铯 钠钠 锌锌 铱铱 铂铂 19.2994 4 光电效应的瞬时性。光电效应的瞬时性。实验表明实验表明:当光照射后,只要光子能量大于逸出功,:当光照射后,只要光子能量大于逸出功,几乎不要时间(几乎不要时间(10-9s)便有光电子从阴极逸出。)便有光电子从阴
8、极逸出。这这一一点点也也是是经经典典物物理理不不能能解解释释的的。按按经经典典物物理理,电电子子从从光光波波场场中中吸吸取取能能量量要要有有一一定定的的时时间间积积累累,光光强强愈愈小小,积积累累的的时间越长。时间越长。(3)经典物理解释不了此规律。经典物理解释不了此规律。按按经经典典物物理理电电磁磁理理论论,光光强强愈愈大大,电电磁磁波波振振辐辐愈愈大大,电电子子受受强强迫迫力力愈愈大大,故故光光电电子子初初动动能能应应与与入入射射光光强度相关,更不应存在红限频率。强度相关,更不应存在红限频率。(2)红限频率对应于光电子初动能为零时的入射光频率。红限频率对应于光电子初动能为零时的入射光频率。
9、小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。10三三 光子假说光子假说 爱因斯坦方程爱因斯坦方程1 1 光子假说光子假说 光是一束以光是一束以c运动着运动着一粒一粒一粒一粒的粒子流的粒子流,每一个光子每一个光子所带能量所带能量=h,不同的频率,不同的频率 的光子具有不同的能量。的光子具有不同的能量。这些粒子就是光量子,现称这些粒子就是光量子,现称光子光子。11 光不仅在发射和吸收时表现出量子性,而且在空间传播时光不仅在发射和吸收时表现出量子性,而且在空间传播时也表现出量子性也表现出量子性-提出了辐射的电磁场也具有量子性。提出了辐射的电磁场也具有量子性。2 光
10、子理论对光电效应的解释光子理论对光电效应的解释(1)解释光电子数与光强成正比解释光电子数与光强成正比依依假假设设:一一能能流流密密度度为为S的的光光量量子子(光光子子)组组成成的的单单色色光光,单单位位时时间间通通过过垂垂直直于于光光传传播播方方向向的的单单位位面面积积的的光光子子数数为为N,则:则:显显然然,光光强强越越大大(S大大),单单位位时时间间入入射射到到金金属属表表面面的的光光子子数数N越大,获得光子的电子数也越多即光电子数与光强成正比。越大,获得光子的电子数也越多即光电子数与光强成正比。12金属金属A(2)解释光电子的初动能与入射频率有关,解释光电子的初动能与入射频率有关,而与入
11、射光光强无关。而与入射光光强无关。当当光光照照射射到到金金属属内内部部的的电电子子它它一一次次吸吸收收了了一一个个能能量量为为hv的的光光子子,在在上上升升到到表表面面时时将将失失去去一一部部分分能能量量A,依能量守恒定律:,依能量守恒定律:若电子刚好在金属表面,则若电子刚好在金属表面,则A有极小值有极小值A0,电子可获得最大动能电子可获得最大动能A0称为称为“逸出功逸出功”或或“功函数功函数”爱因斯坦爱因斯坦 光电效应方程光电效应方程束缚束缚电子电子h 13A0为为“逸出功逸出功”或或“功函数功函数”爱因斯坦光爱因斯坦光电效应方程电效应方程初动能与频率有关。初动能与频率有关。红限频率:红限频
12、率:对照后可得:对照后可得:14(3)解释光电效应的瞬时性。解释光电效应的瞬时性。电子只吸收一个光子,无需电子只吸收一个光子,无需能量的积累过程。能量的积累过程。爱爱因因斯斯坦坦理理论论圆圆满满地地解解释释了了光光电电效效应应。1921年年因因此此获获诺诺贝贝尔尔奖。奖。1916年年,密密立立根根(Milikan)对对光光电电效效应应进进行行了了精精密密测测量量也也由由此此获获1923年年的的诺诺贝贝尔尔奖奖(另另一一原原因因是是他他用用油油滴滴法法精精确地测定了电子电量)。确地测定了电子电量)。金属金属A束缚束缚电子电子h 15四四 光的波粒二象性光的波粒二象性光子不仅具有波动性,同时也具有
13、粒子性,即光子不仅具有波动性,同时也具有粒子性,即波粒二象性波粒二象性。描述光的描述光的 粒子性粒子性 描述光的描述光的 波动性波动性光子在光子在相对论中能量和动量关系相对论中能量和动量关系(2)粒子性:光电效应、康普顿散射等粒子性:光电效应、康普顿散射等(1)波动性:光的干涉和衍射等波动性:光的干涉和衍射等16五五 光电效应的应用光电效应的应用光控继电器、自动控制、光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等自动计数、自动报警等.光电倍增管光电倍增管放大器放大器接控件机构接控件机构光光光控继电器示意图光控继电器示意图17社会应用社会应用-图像传感器图像传感器18能源能源19例例1 波长为波长为
14、450nm的单色光射到纯钠的表面上。钠的逸出功为的单色光射到纯钠的表面上。钠的逸出功为2.28eV。求:求:(1)这种光的光子能量和动量;这种光的光子能量和动量;(2)光电子逸出钠光电子逸出钠表面时的动能;表面时的动能;(3)若光子的能量为若光子的能量为2.40eV,其波长为多少?,其波长为多少?解:解:(1)(2)(3)20例例2 用波长用波长4000A的光照射铯感光层,求铯所放出的光电子速度的光照射铯感光层,求铯所放出的光电子速度 及遏止电压。(红限波长为及遏止电压。(红限波长为6600A)解:解:21例例3 根据图示确定以下各量根据图示确定以下各量(1)钠的红限频率;钠的红限频率;(2)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光电效应 爱因斯坦 方程
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【快乐****生活】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【快乐****生活】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。