光子說和光電效應

2020-12-04 物理李李老師

6、光電效應：

（1）現象：

（2）愛因斯坦對光電效應的四條解釋：

（3）光電效應方程：

（4）反向遏止電壓：

（5）愛因斯坦提出光電效應的解釋時，實驗測量尚不精確，加上這和觀點與以往觀點大相逕庭，因而沒有立既得到承認，甚至被說成是「冒昧的假設」。美國物理學家密立根測量金屬的遏止電壓UC與入射光頻率，算出普朗克常量h，並與普朗克根據黑體輻射得出的h相比較，用實驗驗證了愛因斯坦的光電效應方程。

例1、某金屬在一束黃光照射下，恰好能有電子逸出（即用頻率小於這種黃光的光線照射就不可能有電子逸出）。在下述情況下，逸出電子的多少和電子的最大初動能會發生什麼變化？

（1）增大光強而不改變光的頻率 （2）用一束強度更大的紅光代替黃光

（3）用強度相同的紫光代替黃光

例2、分別用波長為和的單色光照射同一金屬板，發出的光電子的最大初動能之比為1：2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為（ ）

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    圖1 光電效應1905年，愛因斯坦在《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》一文中，用光量子理論對光電效應進行了全面的解釋。光電效應分為光電子發射、光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。並首次對普朗克常數h作了直接的光電測量，精確度大約是0.5%。1921年，愛因斯坦由於用光量子理論對光電效應進行了全面的解釋獲得諾貝爾物理學獎。1923年，密立根「因測量基本電荷和研究光電效應」獲得諾貝爾物理學獎。光電效應被廣泛應用到科研儀器和工業上。只要光的頻率高於金屬的極限頻率，某些金屬材料就能垂直於金屬表面向外發射電子。
  • 光電效應
    通常歷史說，這一效應是在1887年由海因裡希·赫茲（Heinrich Hertz）發現的，他觀察到在光的影響下不同材料表面的電子發射，其實他當時是發現了電磁波，偶然看到了電火花。外部光電效應在金屬中特別容易觀察到。其原因如下：金屬的顯著特徵是存在幾乎自由的電子，即，由於晶體的內部電場的效果導致價電子與原子分離。在金屬內部，這些電子自由移動，但它們不能離開金屬，因為它們沒有足夠的能量來克服勢壘。
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    光電效應有哪幾種 　　光電效應有外光電效應、內光電效應兩種。內光電效應中又分為光電導效應和光生伏特效應。基於外光電效應的光電元件有光電管、光電倍增管等；內光電效應中，基於光電導效應的光電元件有光敏電阻；基於光生伏特效應的光電元件有光電池等；此外還有光敏二極體和光敏電晶體等。 　　光電效應及其實驗規律 　　對於光電效應這一節，重點在於理解光電效應的含義及其實驗裝置和規律。下面就這個實驗的裝置和實驗規律加以剖析。
  • 外光電效應
    光電效應是指物體吸收了光能後轉換為該物體中某些電子的能量，從而產生的電效應。光電傳感器的工作原理基於光電效應。光電效應分為外光電效應和內光電效應兩大類外光電效應 在光線的作用下，物體內的電子逸出物體表面向外發射的現象稱為外光電效應。向外發射的電子叫做光電子。基於外光電效應的光電器件有光電管、光電倍增管等。
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    研究光電效應的實驗裝置如圖1所示，陰極K和陽極A封閉在真空管內，在兩極之間加一可變電壓，用以加速或阻擋釋放出來的電子。光通過小窗照到陰極K上，在光的作用下，電子從電極K逸出，並受電場加速而形成電流，這種電流稱為光電流。圖1實驗結果發現，光和光電流之間有一定的依存關係。
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    前言：從最開始牛頓認為光是一種微粒，再到胡克惠更斯認為光是一種波動，再到託馬斯楊和菲涅爾證實了光的波動說，以及麥克斯韋提出的電磁學理論，科學家認為人類已經掌握了光的本性，那就是一種電磁波。但到20世紀人們發現了一些新的現象，這些無法用波動說解釋，於是人們又提出了波粒二象性的學說，波粒二象性是怎麼提出來的呢?康普頓效應和光電效應。
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    從近幾年高考試捲來看，量子論初步中常常考查光電效應的條件、規律和光電效應方程，多以選擇題的形式出現，1級要求。知識梳理：一、產生條件：入射光的頻率大於金屬的極限頻率。二、光電效應的規律1、每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大於這個極限頻率才能產生光電效應。2、光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率的增大而增大。3、光電效應的發生幾乎是瞬時的，一般不超過10的-9次方。
  • 愛因斯坦的光電效應方程
    一、什麼是光電效應？當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現象，稱為光電效應。在光電效應中逸出的電子秤為光電子，光電子定向移動形成的電流叫光電流。光電效應存在截止頻率：實驗發現不是任何光照射，都能產生光電流。需要光達到一定的頻率，而與光照的強度無關，即頻率達不到，光再強也沒用。能使電子逸出的最低頻率稱為截止頻率。並且不同金屬的截止頻率不同。存在飽和電流：光照不變，增大電壓，電流增加到一定值後，不再增加，即達到飽和值。
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    2、光電效應實驗在光（包括不可見光）的照射下從物體發射出電子的現象，叫光電效應。光電效應中發射出來的電子叫光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電流。研究光電效應規律的實驗裝置如圖，陰極 K和陽極A 是密封在真空玻璃管中的兩個電極，K在受到光照時能夠發射光電子。
  • 雷射輔助光電效應的研究進展
    紫外線能從固體表面激發電子，該現象稱為光電效應。愛因斯坦在一個世紀前由於很好的解釋了該現象而獲得諾貝爾獎。**近研究人員報導稱強烈的紅外線能和紫外線一起能加速或阻礙激發電子。這種「雷射輔助光電效應」—以前只能在原子云中看見，允許固體中的電子跟蹤很短的時間，達到10-15秒。
  • 愛因斯坦對量子論發展的貢獻之光電效應
    但是值得肯定地是，愛因斯坦對量子論基礎的開拓——光電效應，並因此為他獲得了一枚諾貝爾獎。那麼什麼是光電效應呢？這種效應早在10年前就被赫茲提到過，勒納德則希望用最簡單的電流測量就得到了這類光電子的性質。實驗的過程：光照射一塊金屬板，再用另一塊金屬板接收電子。總電流由靈敏電流計來測量，兩塊金屬板之間的電壓可以調節。
  • 如何理解光電效應?
    基於此，人類曾自豪的認為自己已經掌握了光的本質屬性，直到光電效應實現的出現，一切似乎又變得模糊了起來。什麼是光電效應實驗？它又是如何顛覆經典電磁學對於光的認知的呢？我們還是要從麥克斯韋說起，麥克斯韋所提出的麥克斯韋方程組幾乎可以解釋宇宙中任何的電磁現象，然而遺憾的是天不與壽，就在麥克斯韋預言電磁波存在後不久，他便與世長辭了，於是赫茲繼續麥克斯韋的研究，通過實驗證明了電磁波的確實存在，與此同時，赫茲還發現了另外一個現象，那就是光電效應。 那麼什麼是光電效應實驗呢？首先，我們可以放置一塊金屬板，而金屬板上是具有電子的。
  • 光電效應的簡單描述以及在現實中的應用體現
    正文：什麼是光電效應：當光束照射在金屬表面時，使電子從金屬中脫出的現象，叫做光電效應。光束中存在光子，金屬中存在電子，當光束照射在金屬表面的時候，自然光子也就打在了電子上面。分兩種情況：即內光電效應和外光電效應。1、 外光電效應：定義：外光電效應是指物質吸收光子並激發出自由電子的行為即電子逸出金屬。