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1、光电效应 清华 用弧光灯照射擦得很亮的锌板 注意用导线与不带电的验电器相连 使验电器张角增大到约为30度时 再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板 则验电器的指针张角会变大 一 光电效应 表明锌板在射线照射下失去电子而带正电 请思考 为什么丝绸摩擦过的玻璃棒 带正电 定义 在光 包括不可见光 的照射下 从物体发射电子的现象叫做光电效应 发射出来的电子叫做光电子 二 光电效应规律 1 产生光电效应的条件 2 光电子最大初动能 km 4 光电流强度的决定因素 3 光电效应产生的时间 1 产生光电效应的条件 如图所示装置 不同单色光照射不同金属 要产生光电效应 必须有一个 如锌板用紫外线照射 能产生光电
2、效应 用黄光照射则不能产生光电效应 实验结论 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 低于这个频率的光 无论光强怎样大 也不能产生光电效应 最低频率 2 光电子最大初动能 1 最大初动能的概念 2 最大初动能的测定 3 最大初动能的结论 光电效应中从金属出来的电子 有的从金属表面直接飞出 有的从内部出来沿途与其它粒子碰撞 损失部分能量 因此电子速度会有差异 直接从金属表面飞出的速度Vm最大 其动能为最大初动能 1 最大初动能的概念 V Vm 2 最大初动能的测定 实验电路如图甲 其中单色光的入口C用石英窗 用来测定光电子的最大初动能 当图中电流表G读数
3、为零时 伏特表V中的读数就是图乙中的U 最大初动能 甲 设光电子的最大初动能为mvm2 若光电子置于左图匀强场中 则光电子作匀减速直线运动 在电子运动的位移上 设电势差为U 电子电量为e 当eU mv2 电场对光电子做负功 光电子的动能将变为零 所以eU就代表光电子的 3 最大初动能的结论 光电子的最大初动能与入射光强度无关 只随入射光的频率增大而增大 精确的实验表明 3 光电效应产生的时间 图中发射光电子的阴极K 它相对图中A极电势可正可负 现将图中电源正负极反接 正向电压 移动P适当调整AK间初始电压 使光电子一旦飞出 电流表G指针就偏转 以便了解入射光照射多长时间才产生光电效应 实验结果
4、 即使入射光强度非常弱 只要入射光频率大于极限频率 电流表指针也几乎随着入射光照射立即偏转 精确实验表明 光电子发射至光电流产最多相差10 9秒 甲 4 光电流强度的决定 按图装置 移动P使伏特表有一定读数 用一定强度的光照射K 电流表中有一定读数 这时改变K A之间的电压 使其增大 电流表显示光电流在增大 但是 当K A间电压足够大后 电流表读数不再改变 这就是饱和光电流 表明光电效应中产生的光电子已能全部到达A极 所以升高电压电流也不会再增大 此时若再增大照射光强度 光电流会随之增大 当入射光的频率大于极限频率时 光电流强度与入射光的强度成正比 多次实验结论是 三 爱因斯坦光电效应方程 波
5、动说无法解释光电效应中前面三个结论 使光的波动说遇到了无法克服的困难 爱因斯坦在普朗克研究的基础上 根据能量守恒定律 光电子的最大初动能mvm2 入射光子的能量h 金属逸出功W之间有下面关系 光电效应有力地证明了光具有粒子性 h W mvm2 W h 0 四 光电管及其应用 光电管应用在各种自动化装置及有声电影 无线电传真 光纤通信等技术装置里 构造图 作用 光电效应能把光信号转变为电信号 而且几乎同步 如图 改变光的强弱就会从电流表中读数变化得到电流的强弱 五 练习 1 可见光子的能量有多大 求波长是0 4微米的可见光子和波长为10 7微米的 射线光子的能量 用电子伏特作为能量单位 解答 2 使锌产生光电效应的最长波长是0 3720微米 锌的逸出功是多少 解答 小结 光电管及其应用 光电效应的基本规律 爱因斯坦光电效应方程 光电效应现象 结束
