光电效应 光子

5
【例】求在离一个P发射=1.5W光源 R=3.5m 处 的钾箔需要多长时间的照射才能逐出电子。 关键点：假设光源向四周均匀、连续、平稳 地发射，钾箔对光完全吸收，吸收过程是钾 单个原子对光的吸收。已知钾的功函数为 F=2.2eV 解： 一方面，全吸收意味着 P发射=P吸收 另一方面，如果电子要被逐出，其获得的能 量ΔE应该等于功函数Φ，因此
密立根由于研究基本电荷 和光电效应，特别是通过 著名的油滴实验，证明电 荷有最小单位，获得1923 12 年诺贝尔物理学奖
不同金属的功函数
如何从上图中估计出功函数的大小？
13
红外线夜视仪
14
光电倍增管
15
第 39 章 光子和物质波
§＊ 20世纪初的物理学 §＊ 黑体辐射 §3 光电效应 §2 光子、光的量子 §4 光子具有动量 §5 光作为一种概率波 §6 电子和物质波 §7 薛定谔方程 §8 海森堡不确定原理 §9 势垒隧穿
DE F Dt = = P P 吸收 吸收
6
与光强 I 和单个钾原子截面积 A 的关系 DE F F F F Dt = = = = = 2 P P P发射 IA I (p r ) 吸收 吸收 利用球面波假设，光强 P发射 典型原子半径 I= -31 2 r = 5.0 ´ 10 m 4p R 于是 4p R 2 F (4p )(3.5m) 2 (3.5 ´10-19 J) Dt = = P发射 A (1.5W )p (5.0 ´10-11 m) 2
Vstop(V) 2.0 1.0 0.0 4.0 6.0 Cs Na Ca
f 8.0 10.0 (1014Hz)
11
h = eK
爱因斯坦1921年获得了诺贝尔物理奖。
1868 — 1953 1879 — 1955 爱因斯坦由于对光电效 应的理论解释和对理论 物理学的贡献， 获得 1921年诺贝尔物理学奖

2．光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的 ，一般不超过10-9S。
3、当入射光的频率大于极限频率时，单位时间 从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度 成正比。
光子说
爱因斯坦在1905年提出，在空
间中传播的光也不是连续的，而是 一份一份的，每一份叫做一个光量 子，简称光子． 光子的能量和频率成正比： h E
电子吸收光子两个特征: 第一、每个电子一次只能吸收 一个光子; 第二、每个光子的能量是一次被某个电子全部吸 收(吞噬) 能否发生光电效应的动画演示..\光学视频\01光电效 应 光子(ppt+flash)\光电效应4.swf
几个概念的比较
1、"光子的能量"与"入射光的强度" 光的能量是一份一份的，每一份的能量为hν，也就是光子的能量，其 大小由光的频率（ν）决定；而入射光的强度（简称光强）是单位时间 里垂直于光的传播方向上的单位面积内通过该面积的光子的能量总和， 可表示为P=nhν，其中n为单位时间内的光子数．
本节小结
每个光子的能量E=hv 照射光频率决定着： 是否产生光电效应 光电子的最大初动能 照射光的强度决定着：单位时间内发射的光 电子数
第一节 光电效应 光子
光电效应现象
..\光学视频\01光电效应 光子 (ppt+flash)\光电效应3.swf
在光照射下的物体发射电子的现象， 叫光电效应。发射的电子叫光电子
光电效应规律的探究
..\光学视频\01光电效应 光子(ppt+flash)\ 光电效应4.swf
光电效应的规律
1、任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频 率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应， 低于这个频率不能产生光电效应。能否发生光电 效应不取决于光强，只取决于频率。

光电效应的应用(3/3)
• 被观测物因光子少、亮度暗，可利用夜视镜 内的增强器（intensif ier），将极少量的光子 转换成电子，然后加以放大并转换成可见的 影像。
范例 ４ 解答
• 答 (A)(D)(E) •解
(B)赫兹和雷纳等人都比爱因斯坦更早发现 光电效应。爱因斯坦是以光电效应证实光 的粒子性而获奖。
(C)每秒跃出的光电子数目，与高于底限频率 的光照射强度（光子数）成正比。
类题
光电效应的应用(1/3)
• 太阳能电池：利用太阳光照在金属板后，所 产生光电子的电流，供应电器使用。
(A)钠、镁、铜都会产生光电子
(B)只有钠、镁会产生光电子
(C)只有铜会产生光电子
(D)只有镁、铜会产生光电子。
• 答 (B)
类题
范例 ４ 光的粒子性
• 十九世纪末，实验发现将光照射在某些金属表面，会导致电 子自表面逸出，称为光电效应，逸出的电子称为光电子。下 列关于光电效应的叙述，哪些正确？（应选三项） (A)光电效应实验结果显示光具有粒子的性质 (B)爱因斯坦因首先发现光电效应的现象而获得诺贝尔物理奖 (C)光照射在金属板上，每秒跃出的光电子数目与光照射的时 间成正比 (D)光照射在金属板上，当频率低于某特定频率（底限频率或 低限频率）时，无论光有多强，均不会有光电子跃出 (E)光照射在金属板上，当频率高于某特定频率（底限频率或 低限频率）时，即便光强度很弱，仍会有光电子跃出。
2. 1906 年，爱因斯坦提出：当光与物质（如金属） 作用时，像是一小块的能量包，称为“光量子” （light quantum），又称为“光子”（photon）。
3. 在强光中，光子数量多；在弱光中，光子数量少。
光子可视为能量包

光电效应：爱因斯坦的光子假设
三、爱因斯坦的光子假设
光子：光是一粒一粒以光速运动着的粒子流， 这些粒子称为光量子，简称光子。
光子的能量 h
爱因斯坦方程 h 1 mv2 A
2
几种金属的逸出功
逸出功与 材ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有关
金属
A/ eV
钠 铝锌铜银铂 2.28 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35
光电倍增管
光电效应：爱因斯坦的光子假设
思考
关于光电效应有下列说法其中正确的是（ ）
1 任何波长的可见光照射到任何金属表面都能产
生光电效应;
2 对同一金属如有光电子产生,则入射光的频率不 同, 光电子的最大初动能也不同;
3 对同一金属由于入射光的波长不同, 单位时间 内产生的光电子的数目不同;
4 对同一金属,若入射光频率不变而强度大, 则饱 和光电流也增大.
光电效应：爱因斯坦的光子假设
解释实验 爱因斯坦方程
h
1
mv2
A
2
1.截止频率 逸出功 A h0
产生光电效应条件条件
0
A h
2.饱和电流与入射光强度成正比
光强越大，光子数目越多，即单位时间内产生光电
子数目越多，光电流越大.（ 0 时）
光电效应：爱因斯坦的光子假设
3.遏止电势差与入射光的频率成正比。
h 1 mv2 A
2
A h0
U0
1 2
mv2
h
h 0
Ekmax eU0
U0
h e
(
0 )
0
4.光电子的逸出几乎是瞬时
光子射至金属表面，一个光子携带的能量 h 将一 次性被一个电子吸收，若 0 ，电子立

E hf (6.61034 ) (5.01014 ) 3.31019 (J )
(2)光愈弱，则所释放出光电子的动能就愈低。
一、光电效应：
3.但直到 1900年，光电效应的实验显示：
(1)当照射光频率f 超过或等于某一个最低频率 f 0 时，才有光电子被释放出来。
(2)若 f 小于 f 0，则不论照射光的强度有多强，都 无法释放出任何光电子。
一、光电效应：
4.结论：
(1)光电子是否产生只和入射光的频率 有 关， 而和光强度 无 关。
2.
绿光光子能量
E

4.0 1019 (J ) 1.6 1019 (J / eV
)

2.5(eV
)
二、光子：
3.在提出光子概念后，有关光子与物质的作用， 爱因斯坦进一步做了下述假设﹕
(1).光子不是被完全吸收，就是完全不被吸收。 在金属中的电子不可吸收非整数个(如 0.6 个) 光子，而只可吸收一个光子。
1.光波长 λ ，频率 f 与光速 c 之关系： f ＝ c/λ
2.光子能量 E ＝ h f，其中 h = 6.6 ×10－34 J‧s
1.绿光频率
f

c


3.0 108 500 109
6.01014 (Hz)
绿光光子能量
E ＝ h f ＝(6.6×10－34）×（6.0×1014）＝4.0×10－19（J）
二、光子：
2.光量子(light quantum)，后来被称为光子(photon)：
每一个光子的能量 E 直接正比于光的频率 f，
即 E ＝ hf
。
其中 h ＝ 6.63 ×10－34 J‧s 称为普朗克常数 （Planck constant），是由实验所决定的。

第二十一章
量子论初步
一、光电效应 光子
请回忆
：
为什么丝绸摩擦过的玻璃棒
带正电？
一、光电效应 实验 问题1：现在用紫外线照射锌板，观察用紫外 线照射锌板时，看到了什么现象?为什么会出 现这种现象?
（看到验电器指针发生了偏转，说明锌板带电． 进一步研究表明，锌板带正电）
问题2：分析电流可能是哪种原因产生的?
二、光子说
1900年德国物理学家 普朗克提出：电磁波 的发射和吸收是不连 续的，而是一份一份 的，每一份电磁波能 量E=hv
其中h为普郎克恒量
（1）量子论：
h=6.63×10－34J· S
Max Planck 1858～1947
普朗克将物理学带进了量子世界。
（2）光子论：
1905年爱因斯坦提 出：空间传播的光 也是不连续的，而 是一份一份的，每 一份称为一个光子 ，光子具有的能量 与光的频率成正比
规律4、当入射光的频率大于极限频率时，光电流
随入射光强度的增大而增大
说明：
① 光电流强度：
反映单位时间发射出的光电子数 的多少
② 入射光强度：
指的是单位时间内入射到金属 表面单位面积上的光的能量
波动说在光电效应上遇到了困难
波动说认为：光的能量即光的 强度是由光波的振幅决定的与 光的频率无关。所以波动说对 解释上述实验规律中的①②④ 条都遇到困难。
规律3、光电效应的发生几乎是瞬时的．
问题4：入射光强不影响光电子的最大初 动能，那么入射光强可以对什么发生影响 呢?
（把紫外线管靠近锌板，改变紫外线管与锌板的距离，检 流计指针偏转幅度相应地发生变化。这个现象说明入射光 强度增大时，光电流强度也增大．精确的实验表明，光电 流强度与入射光强度成正比关系，这是光电效应的第4条规 律．

光电效应与光子光的粒子性质的实验验证光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发生电流变化的现象。

这一现象的发现和解释在物理学的发展历程中具有重要意义。

通过对光电效应的研究，科学家们逐渐认识到光的粒子性质，即光子的存在。

下面将介绍光电效应以及光子的粒子性质的实验验证。

一、光电效应的实验现象在光电效应的实验中，通常使用一种称为光电管的装置。

光电管由一个真空容器和一个金属电极组成。

当有光线照射到金属电极上时，如果光的能量超过了一个临界值（称为逸出功），则会触发光电效应，电子会从金属中解离出来。

通过引入一个逆向电压，可以测量到电子的电流。

实验观测到的现象如下：1. 当光波的频率增大时，光电流的强度增大。

这表明光电效应与光的频率有关。

2. 当光波的强度增大时，光电流的强度也增大。

但是光的强度与光电效应的关系并不是线性的，存在一个饱和效应。

3. 当光波的频率低于一定值时，尽管光的强度很大，光电效应仍然不会发生。

这说明光电效应与光的频率有密切关系。

二、光子的实验验证根据经典物理学的理论，光应该是一种波动现象，而不是由粒子组成的。

然而，通过对光电效应的研究，我们发现光也具有粒子性质。

这一理论由爱因斯坦在1905年提出，并因此获得了诺贝尔物理学奖。

实验证据如下：1. 光子的能量与光的频率成正比。

根据普朗克的理论，光子的能量等于普朗克常数乘以光的频率。

实验中发现，当用不同频率的光照射到光电管上时，释放出的电子动能与光的频率成正比。

2. 光子的动量存在。

爱因斯坦进一步提出，光子具有动量。

这一理论在实验中得到了验证。

当光的波长较短时，光子的动量较大，照射到物体上可以产生较大的压力。

三、实验验证光电效应和光子的意义光电效应和光子的实验验证对于物理学的发展具有重要的意义：1. 光电效应的解释证实了光的粒子性质，在物理学中建立了波粒二象性的理论基础。

2. 光子概念的提出进一步推动了量子力学的发展，为后续的量子力学研究奠定了基础。

光电效应与光子理论的关系光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会产生电子的现象。

这一现象的发现为量子力学领域的诸多理论的发展奠定了基础，其中最重要的一项是光子理论。

本文将探讨光电效应与光子理论之间的关系，并解释光电效应和光子理论的原理和应用。

首先，我们需要了解光电效应的基本原理。

根据实验观察，当光照射到金属表面时，如果光的频率高于金属的功函数，就会使金属表面电子获得足够的能量而脱离金属。

这些脱离的电子称为光电子。

光电效应的关键是光子的能量。

光子是光的基本单位，具有能量和动量。

光子的能量与其频率成正比，即能量等于普朗克常数乘以光的频率。

光子理论揭示了光的粒子性质，以及与光子能量相关的现象，如光电效应。

其次，光电效应和光子理论的关系可以通过光子理论的解释来理解。

根据光子理论，当光照射到金属表面时，光子与金属中的电子相互作用。

光子的能量被传递给金属中的电子，当光子的能量大于金属的功函数时，电子将获得足够的能量，以克服金属束缚电子所需的能量，并从金属中释放出来，形成光电流。

这解释了为什么光电效应仅在光的频率大于或等于某个最低频率时才会发生，而与光的强度无关。

光子理论还预测了光电效应的量子性质，如光电流与光强度成正比的关系，说明光电效应是一种离散的现象。

光电效应和光子理论的关系在许多技术应用中起着重要作用。

目前，光电效应已经广泛应用于太阳能电池、光电传感器以及光电子器件等领域。

太阳能电池是将光能直接转化为电能的装置，其工作原理基于光电效应。

光电传感器利用光电效应来探测光的强度和波长，广泛应用于自动控制和环境监测等领域。

光电子器件如光电二极管和光电倍增管也是基于光电效应原理设计的，用于光信号的检测和放大。

光子理论对于理解光电效应的量子性质以及其他一些光与物质相互作用的现象也起到了重要的作用。

光子理论不仅解释了光电效应中光子与电子相互作用的机制，还为光子的统计性质提供了基础，如正比于光强度的光子数目分布。

光子理论还解释了光的干涉、衍射和散射等现象，为光学领域的研究和应用提供了深入的理论基础。

(2)某种频率光的强度是由单位时间通过某截面光子 个数决定．光的强度增大就是单位时间照射到金 属表面光子个数增大，产生光电子个数增多．
(3)最大初动能是金属原子最外层的电子得到光子能 量不受任何作用而离金属表面而具有的动能．接
受光子能量为hν，克服逸出功W，最大初动能 Ek．
此方程为爱因斯坦光电效应方程．可知最大初动 能与入射光频率的关系，但不是正比关系．
光电效应 光子
一、光电效应
1、现象：当紫外线照射锌板时，验电器 金属箔张开，验电器带电．
解释实验现象：当光照 射锌板时电子从锌板表 面飞出来，使锌板带正 电，与其连接的验电器 带电而金属箔张开．
2、光电效应：在光照射下物体发射电子 的现象．
光电子：光电效应中发射出来的电子
3、光电效应规律
（1）对于任何一种金属，入射光的频率必须 大于该金属的极限频率才能产生光电效应，低 于这个频率的光无论强度如何，照射时间多长 都不能产生光电效应．
（2）光电效应的瞬时性：在做实验时，几乎 在光照射同时，电流计指示有电流，用手挡住 光线马上无光电流．
(3)光电子最大初动能与入射光的强度无关， 只随着入射光的频率增大而增大．
（4）在单位时间里从金属发射出的光电子个 数跟入射光的强度成正比．（不要求推Biblioteka ）二.光子二、光子说
上述光电效应的规律，用光的波动理 论均无法解释，而且与光的波动理论矛盾.
1.光子：光是不连续的，而一份一份的， 每一份光叫一个光子.光子的能量跟频率有
关，其大小为 E=hν
普朗克常量，h=6.63×10-34J·s.：光的频率.
• 2.对光电效应的解释。 (1)逸出功：光电子克服原子的引力所做的 功，对于不同金属有不同的逸出功。产生 光电效应的条件是入射光子能量必须大于 等于这种金属的逸出功。同种金属的逸出 功一定，所以产生光电效应需要光子最低 频率一定，此频率为极限频率。不同金属 逸出功不同极限频率不同，低于极限频率 的光，无论强度多大也不能产生光电子。

光电效应光子与物质的相互作用光电效应：光子与物质的相互作用光电效应是指当光照射到物质表面时，物质会吸收光子能量，并将其转化为电子能量，进而产生电流现象的物理现象。

这一现象的发现与理解，对于光学学科的发展产生了重要的推动作用，也为量子力学的诞生奠定了基础。

本文将详细探讨光电效应的基本原理、影响因素以及应用领域。

一、光电效应的基本原理光电效应起源于光子与物质的相互作用。

光是以粒子性的光子形式存在的，其能量由频率决定。

当光照射到物质表面时，光子与物质中的电子相互作用。

如果光子的能量足够大，它将能够克服由于电子与原子核之间的吸引力而使电子束缚的能量障碍。

当光子的能量大于这个能量障碍时，光子与物质中的电子发生相互作用，电子将获得足够的能量，克服束缚力的影响，从而脱离原子或分子，并形成电子流，产生电流。

二、影响光电效应的因素1. 光的频率：光电效应发生的前提是光子的能量足够大，能够克服电子束缚的作用力，因此光的频率对光电效应的产生至关重要。

频率越高，能量越大，光电效应就越容易发生。

2. 光的强度：光的强度是指单位面积上单位时间内通过的光子数目，也可理解为光的能量密度。

光电效应的电流强度正比于光的强度，因此强光下光电效应的电流将更大。

3. 物质的性质：不同物质对光电效应的响应程度不同，这与物质表面的工作函数有关。

工作函数是指从物质中解离出一个电子所需的最小能量，与物质的结构和化学性质有关。

具有较小工作函数的物质对光的响应更灵敏，光电效应更容易发生。

三、光电效应的应用领域1. 光电器件：光电效应的应用最为广泛的领域之一就是光电器件。

光电二极管、光电四极管等广泛应用于通信、光电测量、光电存储等领域，改善了信息的采集、传输和存储效果。

2. 太阳能电池：光电效应是太阳能电池工作的基本原理。

太阳能电池将太阳光中的光子能量转化为电能，实现电能的直接转换。

太阳能电池的应用能源领域，减少了对传统化石能源的依赖，具有重要的环保意义。

光电效应与光子光电效应与光子理论光电效应与光子理论光电效应和光子理论是现代光学中的两个重要概念，它们对于理解光的性质和相互作用具有重要的意义。

本文将从光电效应和光子理论的基本概念入手，探讨它们的原理和应用。

一、光电效应的基本概念与原理光电效应是指当光照射到金属或半导体表面时，会引起电子从原子或晶体中解离出来的现象。

这一现象的关键在于光子的能量量子化，光子具有一定的能量，当光子的能量大于某一特定能量（称为光电离能）时，光子与物质相互作用将导致电子的解离。

光电效应的原理可以用波粒二象性解释。

根据爱因斯坦的光电效应理论，光的能量以量子的形式存在，能量量子被称为光子。

光子的能量E与频率f的关系为E=hf，其中h为普朗克常数。

当光子的能量大于光电离能时，光子与金属表面的电子发生碰撞，电子吸收光的能量而被激发出来。

如果光子的能量小于光电离能，光子的能量不足以使电子脱离原子束缚，电子将不会被解离出来。

光电效应的应用十分广泛。

它被应用于太阳能电池的原理中，光电效应通过将太阳光转化为电能，实现了可再生能源的利用。

此外，光电效应还被用于研究光的波动性和微观粒子性，深化了对光学现象的认识。

二、光子的概念与特性光子理论是描述光的微粒特性的理论，它将光看作由光子组成的微粒。

光子是量子力学中描述光的基本概念，具有波粒二象性。

根据光子理论，光是由一系列能量量子化的光子组成的。

每个光子都带有一定的能量和动量，能量与频率的关系为E=hf，动量与波长的关系为p=hf/c（其中c为光速）。

光子具有粒子的性质，比如能量守恒和动量守恒，同时也具有波动的性质，如干涉和衍射现象。

光子的概念在量子力学和光学的研究中起到了重要作用。

它不仅解释了光的波粒二象性，还为理解微观粒子的行为和相互作用提供了基础。

光子的概念也相应地促进了光通信、激光技术和光谱学等领域的发展。

三、光电效应与光子理论的联系与应用光电效应和光子理论是密切相关的，它们共同揭示了光与物质相互作用的微观机制。

光电效应与光子能量在物理学中，光电效应是一个非常重要的现象。

当光照射到某些物质表面时，会激发出一些电子，使其从固体中释放出来。

这种光电效应首先由德国物理学家爱因斯坦在20世纪初提出，对于量子力学的发展产生了重要影响。

光电效应的发现引发了人们对光子能量的深入探索。

光子是电磁波的量子，其能量与频率成正比。

根据经典电磁理论，光的能量应该均匀地传播。

然而，光电效应的实验结果表明，光的能量是以离散的粒子形式存在的，即光子。

光子能量的计算公式为E=hf，其中E表示光子的能量，h为普朗克常数，f为光的频率。

这个公式揭示了光与物质的微观相互作用过程。

当光照射到物质表面时，光子与物质中的电子发生相互作用。

如果光子的能量大于物质中电子的束缚能量，那么光子将会激发电子，并使其脱离束缚，形成光电子。

光子的能量越大，激发的电子能量就越高。

通过测量光电子的能量，可以间接测量光子的能量。

这在实际应用中具有重要意义。

例如，在能谱仪中，利用光电效应我们可以精确地测量出光的频率和能量分布，从而研究物质的能带结构和电子能级分布。

这为材料科学和能源研究提供了重要的工具。

除了在实验室中的应用，光电效应和光子能量在日常生活中也起着关键作用。

太阳能电池板就是利用光电效应原理将太阳光的能量转化为电能。

在太阳能电池板中，光子激发了材料中的电子，使其从固体中释放出来，产生电流。

这种绿色能源的利用能够实现可持续发展，对环境有着极大的好处。

另外，光电效应在光通信和激光技术中也有广泛应用。

光通信通过将电信号转化为光信号的形式进行传输，具有高速率、大带宽的优势。

而激光技术则利用光电效应使电子从激活态回到基态，放出一束高强度、高一致性的激光光束。

这些应用都离不开对光子能量和光电效应的深入理解和研究。

总之，光电效应和光子能量是理解光与物质相互作用的重要基础。

光子能量的离散性揭示了光的粒子性质，我们能够从中推断出光的频率和能量。

这对于科学研究和技术应用都具有重要意义。

光电效应光子知识要点1、光电效应：光照射金属表面，使物体发射电子的现象．（1）照射的光可以是可见光，也可以是不可见光。

（2）发射出的电子叫光电子2、光电效应的规律：（1）各种金属都存在极限频率ν ，只有ν ≥ν 才能发生光电效应； 0 0 （2）瞬时性（光电子的产生不超过 10 s ）；（3）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而随着入射光的频率的增大而增大；（4）在单位时间里从极板射出的光电子数跟入射光的强度成正比。

3．波动理论解释不了光电效应.（1）波动理论解释不了极限频率，认为光的强度由光波的振幅决定，跟频率无关，只要入 射光足够强，就应该能发生光电效应．但事实并非如此．（2）波动理论解释不了光电子的最大初动能，只与光的频率有关而与光的强度无关． （3）波动理论还解释不了光电效应发生的时间之短4、普朗克的量子化观点：普朗克还认为，电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的，每 一份能量叫做 能量子。

每一份能量等于 h ν ，其中 v 是辐射电磁波的频率，h 是一个常量，叫做普朗克常 量。

实验测得：h=6.63×10-34J ·S5、爱因斯坦的光子说：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E 跟光的频率ν 成正比：E=h ν6、用光子说解释光电效应现象：（1）对各种金属都存在极限频率ν 的解释：不同金属内正电荷对电子的束缚程度不同， 0 因此电子逃逸出来所做的功也不一样，只有能量 E 大于使电子逃逸出来所需功的最小值 W逸 的光子，才能使金属逸出光电子。

-9（2）对光电效应瞬时性的解释：金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的。

（3）对光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而随着入射光的频率的增大而增大的解释：入射光频率不变时光的强度大是指每秒钟入射的光子频率一定，数目较多。

由爱因斯坦光电效应方程可说明。

爱因斯坦光电效应方程：E=hν-W（E是光电子的最大初动能；W是k k逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。

1927
康 普 顿 效 应
康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖
(1892-1962)美国物理学家
四、吴有训对研究康普顿效应旳贡献
1923年,参加了发觉康普顿效应旳研究工作.
1925—1926年，吴有训用银旳X射线(0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同旳元素为散射物质，
在同一散射角( j 1200)测量
。
密立根因为研究基本电荷和 光电效应，尤其是经过著名 旳油滴试验，证明电荷有最 小单位。取得1923年诺贝 尔物理学奖
4.光电效应在近代技术中旳应用
1.光控继电器 能够用于自动控制， 自动计数、自动报警、 自动跟踪等。
放大器
2.光电倍增管
可对薄弱光线进行放 大，可使光电流放大 105~108 倍，敏捷度 高，用在工程、天文、 科研、军事等方面。
定义： 在光(涉及不可见光)旳照射下，从物体发射电
子旳现象叫做光电效应。 发射出来旳电子叫做光电子
一、光电效应
1.什么是光电效应
当光线照射在金属表面时，金属 中有电子逸出旳现象，称为光电效应。 逸出旳电子称为光电子。
2.光电效应旳试验规律
1. 光电效应试验
阳
极
光线经石英窗照在阴极上，便 有电子逸出----光电子。
经典以为，按照经典电磁理论，入 射光旳光强越大，光波旳电场强度旳 振幅也越大，作用在金属中电子上旳 力也就越大，光电子逸出旳能量也应 该越大。也就是说，光电子旳能量应 该伴随光强度旳增长而增大，不应该 与入射光旳频率有关，更不应该有什 么截止频率。
光电效应试验表白：饱和电流不但与光 强有关而且与频率有关，光电子初动能也 与频率有关。只要频率高于极限频率，虽 然光强很弱也有光电流；频率低于极限频 率时，不论光强再大也没有光电流。

光电效应与光子概念光电效应与光子概念：探索光的奇妙世界引言：光电效应和光子是研究光学中非常重要的概念和现象。

通过深入了解光电效应和光子的本质，我们可以更好地理解光的性质和光学研究的基础。

本文将从光电效应的现象和解释开始，逐步讨论光子的概念、实验验证和重要应用。

一、光电效应：电子释放的奥秘光电效应是指当光照射到某些金属表面时，金属会释放出电子。

这一现象的发现彻底颠覆了以往对于光的传统认知，同时也为量子力学的诞生奠定了重要基础。

在经典物理学的框架下，光被看作是一种电磁波，然而，光电效应的观察实验却无法被这一经典理论所解释。

具体而言，经典理论认为应该存在一个时间滞后，光的能量会逐渐积累直到达到电子从金属中释放所需的能量阈值。

但实验结果表明，电子的释放是立即发生的，而且释放的电子的动能与光的强度相关，而与光的频率无关。

阐释光电效应的奥秘需要引入量子力学的概念和理论。

根据量子理论，光的能量是以一种粒子的形式存在的，这种粒子被称为光子。

二、光子：光的微观粒子光子是一种具有双重性质的微观粒子：它既具有电磁波的波动性质，又具有质量和动量的粒子性质。

它的存在可以解释光电效应及其他光学现象，也为光学研究提供了新的解释和理论基础。

根据量子力学的理论，光的能量是量子化的，光的能量以一个或多个光子的形式传播。

光子的能量与其频率直接相关，能量E和频率ν之间的关系可以由光子的能量-频率关系公式E=ℎν得出，其中ℎ为普朗克常量。

作为一种粒子，光子也具有波粒二象性。

在干涉和衍射实验中，光子表现出波动性质；而在光电效应和康普顿散射实验中，光子表现出粒子性质。

这种双重性质使得光子成为量子力学研究的重要对象。

三、实验验证与重要应用科学家们通过一系列精密实验验证了光电效应和光子的存在。

他们使用各种金属，研究不同频率和强度的光照射下产生的光电流。

实验结果发现，电子的动能与光的频率成正比，与光的强度无关，这一结论与光子的存在理论相吻合。

除了验证光子的存在，光电效应和光子还为实际应用提供了基础。

金属中的电子对于光子的吸收是十分迅速的，这就解释 了光电效应的瞬时性。
三、光电效应方程
光电效应中，金属中的电子在飞出金属表面时要克服原 子核对它的吸引而做功。某种金属中的不同电子，脱离这种 金属所需的功不一样，使电子脱离某种金属所做功的最小值， 叫做这种金属的逸出功。
W h 0
镁
3.7
几种金属的逸出功
Ek h W
这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。
课堂小结
一、光电效应 1.光电效应：在光的照射下，从物体发射出电子的现象。 2.光电子：在光电效应中发射出的电子。 3.光电效应产生条件：入射光的频率等于大于极限频率 4、光电效应规律： ①只有当入射光的频率高于某一频率v0时才能发生光电 效应，把这一频率v0叫极限频率 ； ②光电效应发生时间非常短暂，几乎不需要时间； ③光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入 射光频率的增大而增大（线性关系）； ④当入射光频率大于极限频率时，光电流的强度与入 射光强度成正比。
普朗克把物理带进了量 子世界，受到普照朗克的启 发，爱因斯坦于1905年提出， 在空间传播的光不是连续的， 而是一份一份的，每一份叫 做一个光量子，简称光子， 光子的能量E 跟光的频率ν成 正比，即 光子的能量 E＝hν 其中h是一个常量，叫普 朗克常量。
（课本内容） 由公式E＝hν可知，每个光子的能量只决定于光 的频率，例如蓝光的频率比红光高，所以蓝光光子的 能量比红光光子的能量大。同样颜色的光，强弱的不 同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数目的多 少。
铯 逸出 功W/eV1.9钙2源自7铍3.9钛
4.1
如果入射光子的能量hv大于逸出功W，那么有些光电子 在脱离金属表面后还有剩余的能量，那么这些剩余能量就转 化为光电子的动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功 不一样，所以它们吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后 剩余的动能也不一样。由于逸出功W是使电子脱离金属所要 做功的最小值，所以如果用Ek表示动能最大的光电子所具有 的动能，那么就有下面的关系式：

光电效应与光子概念光电效应与光子概念的深入探索光电效应和光子概念作为物理学中的重要概念，对人类的科学探索和技术应用产生了深远的影响。

本文将从光电效应的实验发现开始，逐步介绍光电效应和光子概念的相关知识，并探讨其背后的物理原理以及实际应用。

光电效应是指当光照射到物质表面时，若光的能量足够高，会将物质中的电子从原子或者分子中释放出来，形成电流的现象。

这一现象最早由德国物理学家汉斯·格尔哈德·卡尔·亥尔兹在19世纪末的实验中发现。

亥尔兹用紫外线照射金属板，发现在一定的光强下，电流的大小与光强成正比，而与光的频率无关。

这个实验表明光的能量与光电效应有关，而不是光的频率。

为了解释光电效应的现象，物理学家引入了光子的概念。

光子是光的微观粒子理论，也是量子力学的基本概念之一。

光子具有一定的能量，且能量和频率成正比。

当光照射到物质上时，光子与物质中的电子发生相互作用，将能量传递给电子，使得电子从束缚态跃迁到自由态，从而形成光电效应。

光的波粒二象性是解释光电效应和光子概念的重要理论基础。

根据波粒二象性，光既可以被看作是一种波动现象，也可以被看作是由光子组成的微观粒子。

在光电效应中，光可以被解释为一种粒子，光子。

光子的能量和频率之间的关系为E = hν，其中E是光子的能量，h是普朗克常数，ν是光子的频率。

进一步研究发现，光电效应与光的频率之间存在一个关键的临界频率，称为截止频率。

当光的频率低于截止频率时，无论光的强度如何，都无法将电子从物质中释放出来。

这个现象可以用经典物理学的波动理论无法解释，但在量子力学中，可以通过光子概念和能量的量子化解释。

光电效应的研究不仅深化了人们对光和物质相互作用的理解，还带来了许多实际应用。

一个典型的例子就是光电池。

光电池利用光电效应将光能转化为电能，广泛应用于太阳能领域。

另外，光电效应的原理也被应用于光电倍增管、光电二极管等光电器件中。

总之，光电效应和光子概念是现代物理学中的重要概念，对于了解光和物质的相互作用，以及实际应用具有重要意义。