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1、第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版一一 光電效應實驗的規(guī)律光電效應實驗的規(guī)律VA 1 實驗裝置及現(xiàn)象實驗裝置及現(xiàn)象 2 實驗規(guī)律實驗規(guī)律 （1）光電流強度與光電流強度與入射光強成正比入射光強成正比.1第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版（2）截止頻率（紅限）截止頻率（紅限）截止頻率與截止頻率與材料有關(guān)材料有關(guān)與與光強無關(guān)光強無關(guān).對某種金屬來說，只有入射光的頻率對某種金屬來說，只有入射光的頻率大于某一頻率大于某一頻率

2、0時，電子才會從金屬表面時，電子才會從金屬表面逸出逸出.0稱為稱為截止頻率截止頻率或或紅限頻率紅限頻率.2第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版 遏止電勢差與入射光頻率具有線性關(guān)系遏止電勢差與入射光頻率具有線性關(guān)系.（4）瞬時性瞬時性 使光電流降為零使光電流降為零所外加的反向電勢差所外加的反向電勢差稱為稱為遏止電勢差遏止電勢差 ，對不同的金屬對不同的金屬，的的量值不同量值不同.（3）遏止電勢差遏止電勢差O3第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理

3、學物理學第五版第五版 按經(jīng)典理論按經(jīng)典理論,電子逸出金屬所需的能量，電子逸出金屬所需的能量，需要有一定的時間來積累需要有一定的時間來積累,與實驗結(jié)果不符與實驗結(jié)果不符.3 經(jīng)典理論遇到的困難經(jīng)典理論遇到的困難 紅限問題紅限問題 瞬時性問題瞬時性問題 按經(jīng)典理論按經(jīng)典理論,無論何種頻率的入射光無論何種頻率的入射光,只只要強度足夠大，就能使電子逸出金屬要強度足夠大，就能使電子逸出金屬.與實與實驗結(jié)果不符驗結(jié)果不符.4第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版二二 光子光子 愛因斯坦方程愛因斯坦方程1 “光量子光量子”

4、假設假設 光光可可看看成成是是由由光光子子組組成成的的粒粒子子流流，單單個個光光子的能量為子的能量為 .2 愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程 逸出功與逸出功與材料有關(guān)材料有關(guān)5第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版理論解釋理論解釋:幾種金屬逸出功的近似值幾種金屬逸出功的近似值(eV)鈉鈉 鋁鋁 鋅鋅 銅銅 銀銀 鉑鉑2.46 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35 光強越大，光子數(shù)越多，單位時間內(nèi)光強越大，光子數(shù)越多，單位時間內(nèi)產(chǎn)生光電子數(shù)目越多產(chǎn)生光電子數(shù)目越多,光電流越大光電流越大.(時

5、）時）6第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版 遏止電勢差遏止電勢差VA 外加外加反向反向的遏止電的遏止電勢差勢差 恰能阻礙光電恰能阻礙光電子到達陽極子到達陽極,即即7第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版 愛因斯坦的光子理論圓滿地解釋了光愛因斯坦的光子理論圓滿地解釋了光電效應現(xiàn)象電效應現(xiàn)象.（截止頻率）（截止頻率）頻率限制頻率限制:只有只有時才會發(fā)生時才會發(fā)生 瞬時性：瞬時性：光子射至金屬表面，光子射至金屬表面，一個一個光

6、子的能量光子的能量 將一次性被一個電子吸收，將一次性被一個電子吸收，若若 ，電子立即逸出，無需時間積累，電子立即逸出，無需時間積累.8第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版3 普朗克常數(shù)的測定普朗克常數(shù)的測定遏止電勢差和入射遏止電勢差和入射光頻率的關(guān)系光頻率的關(guān)系O9第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版 例例1 一半徑為一半徑為 的薄圓片，的薄圓片，距光源距光源1.0 m.光源的功率為光源的功率為1W，發(fā)射波長發(fā)射波長58

7、9 nm的單色光的單色光.假定光源向各個方向發(fā)射假定光源向各個方向發(fā)射的能量是相同的，試計算在單位時間內(nèi)落在的能量是相同的，試計算在單位時間內(nèi)落在薄圓片上的光子數(shù)薄圓片上的光子數(shù).解解10第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版11第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版光電倍增管光電倍增管放大器放大器接控制機構(gòu)接控制機構(gòu)光光光控繼電器示意圖光控繼電器示意圖三三 光電效應在近代技術(shù)中的應用光電效應在近代技術(shù)中的應用光控繼電器、自動控制、光控繼電器、自動控制、自動計數(shù)、自動報警等自動計數(shù)、自動報警等.12第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版四四 光的波粒二象性光的波粒二象性 相對論能量和動量關(guān)系相對論能量和動量關(guān)系（2）粒子性：粒子性：（光電效應等）（光電效應等）（1）波動性：光的干涉和衍射波動性：光的干涉和衍射 光子光子 13第十五章第十五章 量子物理量子物理15-2 15-2 光電效應光電效應 光的波粒二象性光的波粒二象性物理學物理學第五版第五版描述光的描述光的 粒子性粒子性 描述光的描述光的 波動性波動性 光子光子 14