光电效应爱因斯坦方程PPT学习教案.pptx

会计学
1
光电效应爱因斯坦方程
2
赫兹
德国物理学家赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857-1894）1887年在实验中首次发现了光电效应。
德国物理学家普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck，1858-1947）在1900年创立了量子假说，即物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍。他引进了一个物理普适常数，即普朗克常数，是微观现象量子特性的表征。
普朗克
一 历史背景
第1页/共46页
3
德国科学家爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）在普朗克的量子假设基础上，给出了光电效应方程，成功解释了光电效应的全部实验规律。（获1921年诺贝尔物理学奖）
1916年美国物理学家罗伯特·密立根(Robert Andrews Millikan,1868～1953)历经十年，发表了光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。（获1923年诺贝尔物理学奖）
密立根
爱因斯坦
第2页/共46页
4
二 光电效应
实验规律：
光照射在金属K上，有电子逸出，在电场作用下飞向阳极A，成为光电流iP。
饱和
电流
遏止电压
Ua
入射光强度
第3页/共46页
5
饱和：从K射出的电子全部飞向
阳极A，形成饱和电流。
设单位时间从K飞出n个电子，
则：
经典物理的解释：电子从金属中逸出要克服阻力作功。光强越大，光振辐E0越大，受强迫的电子振动动能越大，能克服阻力逸出金属表面的电子越多。故与光强成正比。
1 第一定律：单位时间从金属表面逸出的光电子数目与入射光强IS成正比。
第4页/共46页
6
实验表明：当U=0，乃至U<0时，即电场阻止电子飞向阳极，但仍有电子飞向阳极，说明光电子有初动能。
Ua称为遏止电压
2 第二定律：光电子数的最大初动能随入射光的频率增大而线性增大，而与入射光强度无关。
说明初动能最大的电子也不能到达阳极。
Ua
电子的初动能：
第5页/共46页
7
实验还表明：光电子的最大初动能(遏止电压)随与入射光频率增大而线性增大，与入射光的强度无关。
式中：
U0 -- 决定于金属性质
k -- 与金属性质无关
的普适恒量
第6页/共46页
8
红限频率
入射光频率要大于U0 / k
才能产生光电效应。
注意：
(1)每种金属都有各自对应的红限频率。
逸出功
逸出功：电子逸出物体表面所需要的最小能量A=eU0。
3 第三定律：当光照射到某一给定的金属时，无论光的强度如何，小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。
第7页/共46页
9
4 光电效应的瞬时性。
实验表明：当光照射后，只要光子能量大于逸出功，
几乎不要时间（10-9s）便有光电子从阴极逸出。
这一点也是经典物理不能解释的。按经典物理，电子从光波场中吸取能量要有一定的时间积累，光强愈小，积累的时间越长。
(3)经典物理解释不了此规律。
按经典物理电磁理论，光强愈大，电磁波振辐愈大，电子受强迫力愈大，故光电子初动能应与入射光强度相关，更不应存在红限频率。
(2)红限频率对应于光电子初动能为零时的入射光频率。
小于红限频率的入射光都不能产生光电效应。
第8页/共46页
10
三 光子假说 爱因斯坦方程
1 光子假说
光是一束以c运动着一粒一粒的粒子流，每一个光子
所带能量=h，不同的频率的光子具有不同的能量。
这些粒子就是光量子，现称光子。
第9页/共46页