15-2光电效应-光的波粒二象性

15-1黑体辐射普朗克能量子假设15-2光电效应光的波粒二象性15-3康普顿效应15-4氢原子的玻尔理论15-6德布罗意波实物粒子的二象性15-7不确定关系15-8量子力学简介第十五章量子物理一光电效应及实验规律1光电效应光照射至金属表面,电子从金属表面逸出的现象.逸出的电子称为光电子.形成的电流称为光电流.VA实验装置2实验规律(1)截止频率(红限)00仅当才发生光电效应.金属截止频率Hz10/1404.5455.508.06511.53铯钠锌铱铂19.29截止频率(红限)与材料有关与光强无关.0VA(2)遏止电压0U使光电流降为零所外加的反向电势差称为遏止电势差(遏止电压).0U0U对不同的金属，的量值不同.与入射光光强无关，与入射光频率具有线性关系.0UVA1I2Iim1im2io0UU12II(3)饱和光电流mi（光强）Iim(4)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,时间间隔不超过.910s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.00实验表明：对每一种金属存在一个红限，只有时，才有光电流逸出．按经典理论，当入射光越强，电子吸收的能量越多，光电子的初动能也越大．3经典理论遇到的困难光电子的初动能问题实验表明：光电子的初动能与入射光光强无关，随入射光频率线性增加.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.而入射光越弱，此时间越长．3经典理论遇到的困难瞬时性问题实验表明：光电效应具有瞬时性．二光子爱因斯坦方程1光量子假设(1905)hε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Wmh221v逸出功与材料有关几种金属的逸出功金属钠铝锌铜银铂2.284.084.314.704.736.35eV/W爱因斯坦方程Wmh221v对同一种金属，一定，，与光强无关.kEW逸出功0hW产生光电效应条件0Wh红限2102mvhW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.（时）0当光照射到金属表面时，光电子能一次全部吸收入射光子的能量，不需要能量的积累时间，因此光电效应是瞬时的.1921年爱因斯坦获得诺贝尔物理奖！爱因斯坦方程Wmh221vWeUh0eWehU03普朗克常数的测定Wmh221vehU0eUh00U0遏止电势差和入射光频率的关系O三光电效应在近代技术中的应用1.可用来实现光、电信号转换.(电影、电视、传真等现代通讯技术)光电倍增管（光强）Iim如:光电管、光电倍增管、光电二极管……三光电效应在近代技术中的应用如:光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等.放大器接控件机构光光控继电器示意图2.用于自动控制、自动计数.四光的波粒二象性光子质量hE22Ehmcc光子能量00E20222EcpEEpchchcEp光子动量hEhp描述光的粒子性描述光的波动性例设有一半径为的薄圆片，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.m100.13解2623m10π)m100.1(πS172sJ105.2π4rSPE111s104.7hcEhEN例波长为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？解（1）2.76eVJ1042.419hchEccEhp/eV76.2smkg1047.1127（2）eV48.0eV)28.276.2(kWEE（3）nm518m1018.57Ehcnm3.589V36.0例波长的钠黄光照射金属钾的表面，已知钾的遏止电势差为．求光电子的最大初动能、逸出功和红限．解：eVeUmvEamm36.0212ameUhcmvhW221eV75.1HzhW1401022.4|Ua|(V)×1014Hz)2-2510例在光电效应实验中，测得某金属的遏止电压|Ua|与入射光频率的关系曲线如图所示，由此可知该金属的红限频率=___________Hz；逸出功A=____________eV．05×10142aheUA作业P38915-815-915-11