高三物理光电效应

发布 2022-07-13 08:16:28 阅读 7152

根据动能定理,有:

2)光电效应实验规律。

① 光电流与光强的关系:饱和光电流强度与入射光强度成正比。

② 截止频率νc --极限频率,对于每种金属材料,都相应的有一确定的截止频率νc ,当入射光频率ν>νc 时,电子才能逸出金属表面;当入射光频率ν

③ 光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电子逸出所需时间<10-9s。

3、光电效应解释中的疑难。

经典理论无法解释光电效应的实验结果。

经典理论认为,按照经典电磁理论,入射光的光强越大,光波的电场强度的振幅也越大,作用在金属中电子上的力也就越大,光电子逸出的能量也应该越大。也就是说,光电子的能量应该随着光强度的增加而增大,不应该与入射光的频率有关,更不应该有什么截止频率。

光电效应实验表明:饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关,光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率,即使光强很弱也有光电流;频率低于极限频率时,无论光强再大也没有光电流。

光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上,吸收能量要时间,即需能量的积累过程。

为了解释光电效应,爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论,提出了光量子假设。

4、爱因斯坦的光量子假设。

1)内容。光不仅在发射和吸收时以能量为hν的微粒形式出现,而且在空间传播时也是如此。也就是说,频率为ν 的光是由大量能量为 e =hν的光子组成的粒子流,这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。

2)爱因斯坦光电效应方程。

在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量,一部分消耗在电子逸出功w0,另一部分变为光电子逸出后的动能 ek 。由能量守恒可得出:

w0为电子逸出金属表面所需做的功,称为逸出功。wk为光电子的最大初动能。

3)爱因斯坦对光电效应的解释。

①光强大,光子数多,释放的光电子也多,所以光电流也大。

②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出,所以不需时间的累积。

③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系。

④从光电效应方程中,当初动能为零时,可得极限频率:

爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应,但当时并未被物理学家们广泛承认,因为它完全违背了光的波动理论。

5、光电效应理论的验证。

美国物理学家密立根,花了十年时间做了“光电效应”实验,结果在2023年证实了爱因斯坦光电效应方程,h 的值与理论值完全一致,又一次证明了“光量子”理论的正确。

6、展示演示文稿资料:爱因斯坦和密立根。

由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律,荣获2023年诺贝尔物理学奖。

密立根由于研究基本电荷和光电效应,特别是通过著名的油滴实验,证明电荷有最小单位。获得2023年诺贝尔物理学奖。

点评:应用物理学家的历史资料,不仅有真实感,增强了说服力,同时也能对学生进行发放教育,有利于培养学生的科学态度和科学精神,激发学生的探索精神。

光电效应在近代技术中的应用。

1)光控继电器。

可以用于自动控制,自动计数、自动报警、自动跟踪等。

2)光电倍增管。

可对微弱光线进行放大,可使光电流放大105~108倍,灵敏度高,用在工程、天文、科研、军事等方面。

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