东南大学：《物理学》课程PPT教学课件（第五版）第十五章 量子物理（15.2）光电效应 光的波粒二象性

物理学 15-2光电效应光的浪粒二象性 第五版 光电效应实验的规律 实验装置及现象 2实验规律 (1)光电流强度与 入射光强成正比 U O 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 1 一 光电效应实验的规律 V A 1 实验装置及现象 2 实验规律 （1）光电流强度与 入射光强成正比. 1 I 2 I i m1 i m2 i −U0 o U 2 1 I  I

物理学 15-2光电效应光的浪粒二象性 第五版 (2)截止频率(红限)v 对某种金属来说,只有入射光的频率 大于某一频率v时,电子才会从金属表面 逸出 v称为截止频率或红限频率 截止频率与材料有关与光强无关 第十五章量子物理 2

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 2 （2）截止频率（红限）  0 截止频率与材料有关与光强无关. 对某种金属来说，只有入射光的频率 大于某一频率0时，电子才会从金属表面 逸出. 0称为截止频率或红限频率

物理学 15-2光电效应光的浪粒二象性 第五版 (3)遏止电势差U0 使光电流降为零 C Z. P S 所外加的反向电势差 称为遏止电势差U, 对不同的金属U的 量值不同. o V 0 遏止电势差与入射光频率具有线性关系 (4)瞬时性 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 3 遏止电势差与入射光频率具有线性关系. （4） 瞬时性 使光电流降为零 所外加的反向电势差 称为遏止电势差 ， 对不同的金属， 的 量值不同. U0 U0 （3）遏止电势差 U0 U0  0  Cs Zn Pt O

物理学 15-2光电效应光的浪粒二象性 第五版 3经典理论遇到的困难 ◆红限问题 按经典理论,无论何种频率的入射光,只 要强度足够大,就能使电子逸出金属.与实 验结果不符. 瞬时性问题 按经典理论,电子逸出金属所需的能量, 需要有一定的时间来积累,与实验结果不符 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 4 按经典理论,电子逸出金属所需的能量， 需要有一定的时间来积累, 与实验结果不符. 3 经典理论遇到的困难 红限问题 瞬时性问题 按经典理论,无论何种频率的入射光,只 要强度足够大，就能使电子逸出金属. 与实 验结果不符

物理学 15-2光电效应光的浪粒二象性 第五版 二光子爱因斯坦方程 1光量子假设 光可看成是由光子组成的粒子流,单个 光子的能量为e=hv 2爱因斯坦光电效应方程 hv=-motw 逸出功与 2 材料有关 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 5 二 光子 爱因斯坦方程 1 光量子假设 ε = h 光可看成是由光子组成的粒子流，单个 光子的能量为 . 2 爱因斯坦光电效应方程 h = m +W 2 2 1  v 逸出功与 材料有关

物理学 15-2光电效应光的浪粒二象性 第五版 几种金属逸出功的近似值(eV 钠铝锌「铜银铂 2464.084.314.704.736.35 理论解释: 光强越大,光子数越多,单位时间内 产生光电子数目越多,光电流越大.(v>v时) 第十五章量子物理

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 6 理论解释: 几种金属逸出功的近似值(eV) 钠 铝 锌 铜 银 铂 2.46 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35 光强越大，光子数越多，单位时间内 产生光电子数目越多   0 ,光电流越大. ( 时）

物理学 15-2光电效应光的波粒二象性 第五版 遏止电势差 外加反向的遏止电 势差U。恰能阻碍光电 子到达阳极,即 0 mo 第十五章量子物理 7

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 7 遏止电势差 V A 外加反向的遏止电 势差 恰能阻碍光电 子到达阳极, 即 U0 2 0 2 1 eU = mv

物理学 15-2光电效应光的浪粒二象性 第五版 ◆频率限制:只有v≥v时才会发生 W=hvov=W/h(截止频率) ◆瞬时性:光子射至金属表面,一个 光子的能量hν将一次性被一个电子吸收, 若v>V,电子立即逸出,无需时间积累 爱因斯坦的光子理论圆满地解释了光 电效应现象 第十五章量子物理 8

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 8 爱因斯坦的光子理论圆满地解释了光 电效应现象. W = h 0 =W h  0 （截止频率） 频率限制:只有   0 时才会发生 瞬时性：光子射至金属表面， 一个 h   0 光子的能量 将一次性被一个电子吸收， 若 ，电子立即逸出，无需时间积累

物理学 15-2光电效应光的波粒二象性 第五版 3普朗克常数的测定 遏止电势差和入射 hv==+w 光频率的关系 hv=enter h w O △U0/v=b/e hoU △ 第十五章量子物理 9

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 9 h = eU0 +W e W e h U0 =  − 3 普朗克常数的测定 h = m +W 2 2 1  v U  = h e 0 e U h   = 0 U0  0  遏止电势差和入射 光频率的关系 O

物理学 15-2光电效应光的浪粒二象性 第五版 例1一半径为1.0×10-3m的薄圆片, 距光源1.0m.光源的功率为1W,发射波长 589nm的单色光.假定光源向各个方向发射 的能量是相同的,试计算在单位时间内落在 薄圆片上的光子数 解S=m×(1.0×103m)2=7×10m2 E=P =2.5×10J.s 第十五章量子物理 10

第十五章 量子物理 物理学 第五版 15-2 光电效应 光的波粒二象性 10 例1 一半径为 的薄圆片， 距光源1.0 m . 光源的功率为1W，发射波长 589 nm的单色光 . 假定光源向各个方向发射 的能量是相同的，试计算在单位时间内落在 薄圆片上的光子数 . 1.0 10 m −3  解 3 2 6 2 π (1.0 10 m) π 10 m − − S =   =  7 1 2 2.5 10 J s 4 π − − = =   r S E P