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1、鲁科版高中物理选修3-5第五章 第一节光电效应课前小实验1带负电的验电器和锌板闭合用手触摸用手触摸因为因为负电荷导走了带负电的验电器和锌板闭合光照射锌板光照射锌板负电荷导走了猜测猜测光照射锌板光照射锌板使电子离开使电子离开了锌板表面了锌板表面？光照射锌板光照射锌板使电子离开使电子离开了锌板表面了锌板表面？一、光电效应光电效应：在光的照射下电子从物体表面逸出的现象光电子：逸出的电子称为光电子。瞬时性：从光照到金属表面到发生光电效应时间很短，通常在10-9s之内。光电子光电子德国物理学家赫兹于德国物理学家赫兹于18871887年发现年发现二、光电效应的实验规律思考1：为什么需要光？二、光电效应的实
2、验规律思考1：为什么需要光？金属会阻碍电子逸出，电子逸出金属会阻碍电子逸出，电子逸出必须要克服这种阻碍做功，做功必须要克服这种阻碍做功，做功的最小值叫做金属的的最小值叫做金属的逸出功逸出功W ，不同金属的逸出功不同，不同金属的逸出功不同，光需要光需要给电子足够的能量使其克服逸出给电子足够的能量使其克服逸出功。功。思考2：需要什么样的光？二、光电效应的实验规律1.产生条件：光电效应的产生条件只与光的频率有关；当入射光的频率大于某一数值时，能发生光电效应，称为极限频率或截止频率。不同金属截止频率不同。金属金属铯铯钾钾锌银银铂铂截止频率截止频率 /1014Hz4.5455.388.0711.5315
3、.3最大波长最大波长 /nm660558372260196可见光的波长在可见光的波长在400400760nm760nm之间之间二、光电效应的实验规律思考3：作为研究者，你最想知道光电效应的哪些规律？逸出光电子的初动能多大？单位时间有多少光电子逸出？二、光电效应的实验规律思考4：肉眼无法观测到光电子，我们如何测量单位时间逸出的光电子数呢？A阴极阳极涂有铯（4.5451014HZ，660nm）光电流A二、光电效应的实验规律思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸出的电子数吗？二、光电效应的实验规律思考5：光电流的大小能够准确表示单位时间内逸出的电子数吗？AES+-二、光电效应的实验规律AVKA
4、RES二、光电效应的实验规律3.单位时间内逸出光电子的个数饱和光电流光电流的最大值，能够反映单位时间内逸出电子的个数。二、光电效应的实验规律思考6：光照频率一定时，饱和光电流的大小（单位时间逸出电子个数）与哪些因素有关？光强光弱二、光电效应的实验规律3.单位时间内逸出光电子的个数结论单位时间内逸出电子的个数与光的强度有关，光照强度越大，饱和电流越大，单位时间内逸出的电子数越多。二、光电效应的实验规律思考7：如何测量得到光电子的初动能？AVKARES反向电压减速电场截止电压最大初动能二、光电效应的实验规律思考8：最大初动能与什么因素有关？光的频率光照强度二、光电效应的实验规律4.逸出光电子的最大
5、初动能结论光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强弱无关。入射光频率越大，最大初动能越大。三、光电效应的理论解释1.经典电磁理论的困难项目经典电磁理论实验事实是否矛盾条件光的能量由光的能量由光强决定。决定。只要光足够强，就可只要光足够强，就可以发生光电效应。以发生光电效应。与光强无关，与光强无关，只与只与频率有关有关，存在截止频率。存在截止频率。矛盾最大初动能光强越大，最大初动越大，最大初动能越大。能越大。最大初动能最大初动能只与只与频率有关有关，与强度无关。与强度无关。矛盾单位时间逸出电子个数同等频率下，光强越同等频率下，光强越大，单位时间逸出越大，单位时间逸出越多。多。同等频率下
6、，光强越大，单同等频率下，光强越大，单位时间逸出越多。位时间逸出越多。不矛盾不矛盾时间可以通过长时间可以通过长时间累积能量使电子逸出。能量使电子逸出。光电效应具有光电效应具有瞬时性，几乎，几乎不需要时间。不需要时间。矛盾关键：给电子足够的能量逸出。三、光电效应的理论解释思考9：如何提出新的理论来解释光电效应？关键：给电子足够的能量逸出。能否逸出、逸能否逸出、逸出后剩余多少出后剩余多少能量都只与频能量都只与频率有关！率有关！光的能量只与光的能量只与频率有关。频率有关。一定程度上摒一定程度上摒弃光的电磁波弃光的电磁波动理论。动理论。光电效应具有光电效应具有瞬时性。瞬时性。光的能量只能光的能量只能一
7、次性给予，一次性给予，不能累积。不能累积。光的能量是不光的能量是不连续的。连续的。三、光电效应的理论解释2.爱因斯坦的解释1905年（爱因斯坦的奇迹年），关于光的产生和转化的一个试探性观点光子能量逸出功最大初动能爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程三、光电效应的理论解释2.爱因斯坦的解释条件最大初动能单位时间逸出电子个数时间三、光电效应的理论解释3.爱因斯坦解释的验证密里根通过测量光电效应的几个物理量，密里根通过测量光电效应的几个物理量，由此计算普朗克常量由此计算普朗克常量h，并与黑体辐射，并与黑体辐射得到的得到的h相比较，来验证爱因斯坦方程相比较，来验证爱因斯坦方程的正确性。的正确性。爱因斯坦因为光电效应的工作获爱因斯坦因为光电效应的工作获19211921年年诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。思考10：如果你是密里根，你将如何通过实验得到普朗克常量？(课后思考)三、光电效应的理论解释4.几点补充（1）一个电子只能吸收一个光子吗？ 早期光强度不够，电子能量传递快，电子在极短时间内连续吸收两个光子的概率几乎为零。现代的激光技术发展已经可以发生多光子光电效应了。（2）为什么讨论最大初动能？ 光电子吸收能量之后，向表面运动的过程中损失能量不一，达到表面时的动能也就不一样。就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是0-Ekm范围内的任何数值。谢谢！
