江苏大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）第十三章 早期量子论量子力学基础 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论

13.2光电效应爱因斯坦光子理论 13.2光电效应爱因斯坦光子理论 一.光电效应的实验规律 光电效应 短波长的光照射到某 些金属表面时，金属中的 电子从表面逸出的现象。 光电子在回路中形成 光电流。 H。。 光电效应的实验简图 前页后页目录 1

前页 后页 目录 1 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 光电效应 短波长的光照射到某 些金属表面时，金属中的 电子从表面逸出的现象。 光电效应的实验简图 G V K A 光电子在回路中形成 光电流。 一. 光电效应的实验规律 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论

13.2光电效应爱因斯坦光子理论 (1)饱和电流I1 结论一：单位时间内， 光较强 从金属中释放出来的电 子数与入射光的强度成 光较弱 正比。 (2)遏止电势差U 结论二：逸出的光电子 U U 的最大初动能与入射光 的强度无关。 光电效应的伏安特性 0-moa=-eU。 1 前页后页目录 2

前页 后页 目录 2 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 光电效应的伏安特性 (1) 饱和电流IH 结论一：单位时间内， 从金属中释放出来的电 子数与入射光的强度成 正比。 (2) 遏止电势差Ua 1 2 0 2 − = − m eU vm a 结论二：逸出的光电子 的最大初动能与入射光 的强度无关。 光较弱 I IH o Ua U 光较强

13.2光电效应爱因斯坦光子理论 (3)遏止频率% tU/V (红限) Cs Na Ca 2.0 Ua=Kv-Uo 1.0 0.0 40V0 6.0 8.0 10.0 K v/1014Hz 遏止电势差与频率的关系 结论三：当入射光的频率小于遏止频率时，不管照 射光的强度有多大，都不会产生光电效应。 (4)弛豫时间不超过10s。 前页后页目录 3

前页 后页 目录 3 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 (3) 遏止频率n0 (红限) Cs a U / V 14 10 Z n / H 4.0 0.0 1.0 2.0 6.0 8.0 10.0 0 n 遏止电势差与频率的关系 U K U a 0 = − n 0 0 U K n n  = 结论三：当入射光的频率小于遏止频率时，不管照 射光的强度有多大，都不会产生光电效应。 (4) 弛豫时间 不超过10-9 s。 Na Ca

13.2光电效应爱因斯坦光子理论 二.光的波动说的缺陷 1)按照光的波动说，光电子的初动能应决定于入射 光的振幅，即决定于光的光强。但实验表明，光电 子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，而与 光的强度无关。 2)按照光的波动说，是否发生光电效应与光的频率 无关。但实验表明，每种金属都存在遏止频率（红 限)。 3)按照光的波动说，光电效应的产生需要时间积累。 但实验表明，弛豫时间不超过109s,即几乎不需要 时间积累。 前页后页目录 4

前页 后页 目录 4 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 1)按照光的波动说，光电子的初动能应决定于入射 光的振幅，即决定于光的光强。但实验表明，光电 子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，而与 光的强度无关。 2)按照光的波动说，是否发生光电效应与光的频率 无关。但实验表明，每种金属都存在遏止频率（红 限）。 3)按照光的波动说，光电效应的产生需要时间积累。 但实验表明，弛豫时间不超过10-9 s，即几乎不需要 时间积累。 二.光的波动说的缺陷

13.2光电效应爱因斯坦光子理论 三.爱因斯坦的光子理论 一束光是以光速运动的粒子流，这些粒子称为 光量子（光子），每个光子的能量为hv,光的能 流密度决定于单位时间内通过单位面积的光子数。 光电效应：当金属中一个自由电子从入射光中吸收 一个光子后，就获得hv的能量，如果hv大于电子从 金属表面逸出时所需的逸出功A,这个电子就从金 属中逸出。由能量守恒定律得 1 =mo+A 光电效应方程 2 前页后页目录 5

前页 后页 目录 5 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 一束光是以光速c运动的粒子流，这些粒子称为 光量子（光子），每个光子的能量为=hn，光的能 流密度决定于单位时间内通过单位面积的光子数。 光电效应：当金属中一个自由电子从入射光中吸收 一个光子后，就获得hn的能量,如果hn大于电子从 金属表面逸出时所需的逸出功A，这个电子就从金 属中逸出。由能量守恒定律得 1 2 2 h m A n = + vm 光电效应方程 三.爱因斯坦的光子理论

13.2光电效应爱因斯坦光子理论 1 v=号m品+A A 光电效应方程表明 1)光强大，光子数就多，释放的光电子数也多， 所以光电流也大。 2)光电子初动能与入射光的频率成线性关系。 3)初动能为零时，可求得到红限频率。 ④电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出。 所以无须时间的累积。 前页后页且录 6

前页 后页 目录 6 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 光电效应方程表明 1)光强大，光子数就多，释放的光电子数也多， 所以光电流也大。 2)光电子初动能与入射光的频率成线性关系。 3)初动能为零时，可求得到红限频率。 4)电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出。 所以无须时间的累积。 1 2 2 h m A n = + vm 0 A h n =

13.2光电效应爱因斯坦光子理论 四.光的波一粒二象性 光子的质量m= 光子的动量p=moC= hv h cλ 光不仅具有波动性，还具有粒子性，这种双重 性称为波一粒二象性。 本节完 前页后页目录 7

前页 后页 目录 7 13.2 光电效应 爱因斯坦光子理论 光子的质量 2 h m c  n = 光子的动量 p m c =  光不仅具有波动性，还具有粒子性，这种双重 性称为波—粒二象性。 h c n = h  = 四.光的波—粒二象性 本节完