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高三物理课件-高三物理上学期光电效应最新

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一 光电效应实验的规律 (1)实验装置 光照射至金属表面, 电子从金 属表面逸出, 称其为光电子. (2)实验规律 截止频率(红限) ? 0 才发生光电效应, 仅当 截止频率与材料有关与光强无关 . 几种纯 金属的截 止频率 金属 铯 钠 锌 铱 铂 截止频率 ? 0 / 1014 Hz 4.545 5.50 8.065 11.53 19.29 ? ? ?0 V A 遏止电压 U 0 eU0 ? Ek max U0 Cs K Cu 遏止电势差与入射光频率 具有线性关系. 瞬时性 当光照射到金属表面上时, 几乎立即就有光电子逸出 ?0 ? 电流饱和值 m im ? I(光强) 遏止电压 i im1 ?U0 im2 i I2 I1 I 2 ? I1 U U 0 与光强无关 o (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,只要其强度 足够大,就能使电子具有足够的能量逸出金属 .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,一直积累到足以使电子逸出金属 表面为止.与实验结果不符 . 二 光子 爱因斯坦方程 (1) “光量子”假设 光子的能量为 ? ? h? (2) 解释实验 1 2 逸出功与 爱因斯坦方程 h? ? mv ? W 材料有关 2 对同一种金属,W 一定, Ek ? ? ,与光强无关 几种金属的逸出功 金属 钠 铝 锌 铜 银 铂 W / eV 2.28 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35 爱因斯坦方程 逸出功 1 2 h? ? mv ? W 2 产生光电效应条件条件 ? W ? h? 0 ? ? 0 ? W h(截止频率) ? ? 0 时) h? 将一 ,电子立即逸出, 光强越大,光子数目越多,即单位时间内产生光电 子数目越多,光电流越大.(? 次性被一个电子吸收,若 ? 光子射至金属表面,一个光子携带的能量 ?? 0 无需时间积累(瞬时性). ( 3) h 的测定 爱因斯坦方程 h? ? eU0 ? W h W U0 ? ? ? e e 1 2 h? ? mv ? W 2 遏止电势差和入射光 频率的关系 U0 ?U 0 ?? ? h e ?U 0 h? e ?? ?0 ? 例1 波长为450nm的单色光射到纯钠的表面上. 求 (1)这种光的光子能量和动量; (2)光电子逸出钠表面时的动能; (3)若光子的能量为2.40eV,其波长为多少? hc ?19 解 (1) E ? h? ? ? 4.42 ?10 J ? 2.76eV ? h E p ? ? ? 1.47 ?10 ? 27 kg ? m ? s ?1 ? 2.76eV / c ? c (2)Ek ? E ? W ? (2.76 ? 2.28)eV ? 0.48eV hc ?7 ? 5.18 ?10 m ? 518 nm ( 3) ? ? E 例2 设有一半径为 1.0 ?10?3 m 的薄圆片,它距 光源1.0m . 此光源的功率为1W,发射波长为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 ? π ? (1.0 ?10 m) ? π ?10 m 2 ?3 ?6 2 S ?7 ?1 E?P ? 2.5 ?10 J ? s 2 4π r E E? N? ? ? 7.4 ?1011 s ?1 h? hc 三 光电效应在*代技术中的应用 光控继电器、自动控制、 自动计数、自动报警等. 光控继电器示意图 光 放大器 接控件机构 光电倍增管 四 光的波粒二象性 E ? h? (光电效应等) 2 2 2 2 相对论能量和动量关系 E ? p c ? E0 (2)粒子性: (1)波动性: 光的干涉和衍射 光子 E h? h p? ? ? c c ? 描述光的 粒子性 E0 ? 0 , E ? pc E ? h? p ? h 描述光的 波动性 ?



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