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1、第二節(jié)光電效應光的干涉、衍射現(xiàn)象說明了光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進一步說明光還是橫波。19世紀60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質。然而，出人意料的是，正當人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發(fā)現(xiàn)了用波動說無法解釋的新現(xiàn)象---光電效應現(xiàn)象。對這一現(xiàn)象及其他相關問題的研究，使得人們對光的又一本質性認識得到了發(fā)展。用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。一、光電效應現(xiàn)象表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電1.什么
2、是光電效應當光線照射在金屬表面時，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)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2.光電效應的實驗規(guī)律（1）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值。因為光照條件一定時，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。實驗表明：入射光越強，飽和電流越大，單位時間內發(fā)射的光電子數(shù)越多。（電壓一定時，電流也越大）思考：為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路中有電流嗎？分析解答：光束照在陰極K上會發(fā)生光電效應現(xiàn)象，但只有極少的電子能到達陽極A，電路中電流很小。加了正向電壓后，大量的電
3、子在電場力的作用下向陽極運動，形成較大電流。（加正向電壓的目的是放大實驗效果，增強實驗“可見性”）。思考：保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會怎樣變化？陽極陰極：使光電流減小到零的反向電壓－++++++一一一一一一v加反向電壓，如右圖所示：光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運動。若最大的初動能U=0時，I≠0，因為電子有初速度則I=0，式中UC為遏止電壓(2)存在遏止電壓和截止頻率存在遏止電壓UCEEUFKA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.光的頻率ν改變時，遏止
4、電壓也會改變。光電子的能量只與入射光的頻率有關，與入射光的強弱無關。（同種材料）IIsUaOU黃光（強）黃光（弱）光電效應伏安特性曲線遏止電壓飽和電流藍光Ub思考：對剛才的實驗，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強度，電路中會有光電流嗎？減弱光的強度，遏止電壓會減小嗎？經研究后發(fā)現(xiàn)：當入射光的頻率減小到某一數(shù)值時，即使不施加反向電壓也沒有光電流，這表明已經沒有光電子了，這一數(shù)值稱為截止頻率或極限頻率。存在截止頻率?c對于每種金屬，都相應確定的截止頻率?c。當入射光頻率?>?c時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率?
5、子逸出金屬表面。實驗結果：即使入射光的強度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉。更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經過的時間不超過10－9秒（這個現(xiàn)象一般稱作“光電子的瞬時發(fā)射”）。光電效應在極短的時間內完成(3)具有瞬時性陽極陰極電子是怎樣吸收入射光的能量的呢？思考：如果入射光的頻率超過截至頻率，做兩次實驗，第一次用很弱的光照射，第二次用很強的光照射，都能立刻有電流產生嗎？光電效應實驗表明：1、只要頻率高于截止頻率，即使光強很弱也有光電流，頻率低于截止頻率，無論光強再大也沒有光電流2、光強決
6、定光電流的大小。3、光電子的最大初動能與入射光頻率呈線性關系。（與光強無關）4、光電效應具有瞬時性。而經典認為光能量分布在波面上吸收能量要時間，即需要能量積累的過程。以上四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。二.光電效應解釋中的疑難1、按照波動說，光是電磁波，當光照到金屬表面時，金屬中的電子將從入射光中吸取能量。能否逸出金屬表面取決于入射光的能量。而入射光的能量由光強決定，光強又取決于光的電磁振動的振幅。和光的頻率無關。2、按波動說，入射光的光強越大，金屬中電子所獲得的能量就越大，頻率低光強大的光，也應該能把電
7、子從金屬表面打出來，然而實驗中暗淡的藍光照出的光電子的能量居然比強烈的紅光照出的光電子能量還大。3、按波動說，從金屬表面逸出的電子，初動能只能由入射光的光強決定。實驗中卻和入射光的頻率呈現(xiàn)線性關系。4、按波動說，光的能量是均勻分布在整個波面的。金屬中的電子吸收能量的范圍很小很小。要想從金屬表面逸出，需要積累能量。這需要時間。然而現(xiàn)實是無論光的強弱。只要頻率大于截止頻率。光電子就會立刻發(fā)射出來。1.光子：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子后來被稱為光子。愛因斯坦的光子說愛因斯坦從普朗克的能量子說中得
8、到了啟發(fā)，他提出：三.愛因斯坦的光電效應方程2.愛因斯坦的光電效應方程——光電子最大初動能——金屬的逸出功W0一個電子吸收一個光子的能量hν后，一部分能量用來克服金
