光电效应

一、黑体辐射:能量子假说的提出

1、黑体:

如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射,这种物体就叫做黑体.

2、黑体辐射:

黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波(包括可见光和不可见光).

黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释.

image.png

3、能量子假说:

所谓能量子就是能量的最小单元.微观领域里能量的变化总表现为电磁波的辐射与吸收,不同频率的电磁波其能量子的值不同,表达式为:E=hυ

其中,υ是电磁波的频率,h是一个普遍适用的常量,称作普朗克常量.由实验测得h=6.63×10-34J•s.

4、能量的量子化

在微观领域里能量的不连续变化,即只能取分立值的现象,叫做能量的量子化.

 

二、光电效应

1、光电效应现象

光电效应:在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做光电子.

特别提醒:

(1)光电效应的实质是光现象转化为电现象.

(2)定义中的光包括可见光和不可见光.

image.png

2、几个名词解释

(1)遏止电压:使光电流减小到零时的最小反向电压UC.

(2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的截止频率.

(3)逸出功:电子从金属中逸出所需做功的最小值,叫做该金属的逸出功.

3、光电效应规律

(1)每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于极限频率才能产生光电效应.

(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大.

(3)只要入射光的频率大于金属的极限频率,照到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过10-9s,与光的强度无关.

(4)当入射光的频率大于金属的极限频率时,饱和光电流的强度与入射光的强度成正比.

 

三、光电效应方程

1.爱因斯坦光电效应方程

(1)光子说:空间传播的光是不连续的,是一份一份的,每一份叫做一个光子.光子的能量为E=hν,其中h是普朗克常量,其值为6.63×10-34J•s,ν是光的频率.

(2)光电效应方程:Ek=hν-W,其中hν为入射光子的能量,Ek为光电子的最大初动能,W是金属的逸出功.

image.png

四、光电效应的图像

1、由爱因斯坦光电效应方程可得

最大初动能与入射光频率的关系图像,即Ekm-ν曲线(如图)

image.png

由图象可以得到的物理量:

①极限频率:图线与ν轴交点的横坐标ν0

②逸出功:图线与Ekm轴交点的纵坐标的绝对值E=W0

③普朗克常量:图线的斜率k=h.

 

2、颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系

1534992740777215.jpg

由图象可以得到的物理量:

①遏制电压Uc:图线与横轴交点

②饱和光电流Im:电流的最大值

③最大初动能:Ekm=eUc

3、颜色不同的光,光电流与电压的关系

1534992754692988.jpg

由图象可以得到的物理量:

①遏制电压Uc1,Uc2

②饱和光电流

③最大初动能:Ek1=eUc1,Ek2=eUc2

 

4、遏止电压Uc与入射光频率的关系

1534992765400199.jpg

由图象可以得到的物理量:

①极限频率或截止频率νc:图线与横轴的交点

②遏止电压 Uc:随入射光频率的增大而增大

③普朗克常量h:等于图线斜率与电子电荷量e的成绩,h=ek。

(注:此时两极之间接反向电压)