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5.1光电效应及其解释
普朗克的能量子说:
带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份地辐射或吸收的，每一份叫做一个能量子，每一个能量子的能量
ε=hν
h为普朗克常量：h=6.626×10-34J·s
光的本质是什么？
重新提出“光的粒子性”
光是电磁波，它能很好地解释光的干涉、衍射等现象，但是，光的波动说并不能成功地说明光的所有现象。早在1887年赫兹在做电磁的实验时，就偶然发现了一个后来被称作光电效应的现象，这个现象使光的波动说遇到了无法克服的困难.
赫 兹
让带负电的锌板与验电器相连，验电器指针张开，用紫外线灯照射锌板，观察到验电器指针闭合，这个现象说明什么？
表明锌板在射线照射下失去了电子
一.光电效应现象
光电子定向移动形成的电流叫光电流。
当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。
光电效应：
二.光电效应的实验
1.研究目的：光电效应中电子发射情况
与照射光的强弱、光的颜色（频率）
等物理量之间的关系。
2.装置介绍：
①阴极K：发射光电子，
阳极A：接收光电子，形成光电流。
②微安表：测量光电流大小
③电压表：测量K、A间电压
④滑动变阻器：改变电源加在K、A电压
3.电源操作：
①A接电源正级：正向电压，光电子向A级加 速运动，光电流更大，实验效果更明显。
②A接电源负级：反向电压，光电子向A级减 速运动。遏制光电流。
4.实验规律：
（1）任何一种金属都有一个极限频率
与金属自身性质有关！
发生光电效应条件：入射光V>Vc
（2）存在饱和电流
正向电压U增加，光电流增大，但有一定的饱和值 （因为单位时间发射的光电子数目有限）
与光强度有关！
4.实验规律：
（3）存在截止电压 Uc（遏止电压）
反向电压为Uc时，恰好减速阻止所有光电子到达A板。
设光电子逸出最大初速度为
由图可知 和 UC 与光的频率有关，与光强无关！
（4）光电效应具有瞬时性
4.实验规律：
光电效应的解释中的疑难
按照光的电磁理论，应得出以下结论：
①不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率 ；
②光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关 ；
③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9 S。
以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。
二.爱因斯坦的光电效应理论
以普朗克量子假说为基础
假定电磁波本身的能量也是不连续的
光本身是由一个个不可分割
的能量子（光子）组成的
一个光子能量是
1.光子说(爱因斯坦于1905年提出)
三.爱因斯坦的光电效应方程
在空间传播的光不是连续的而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比。即:E＝hν ，ν 表示光的频率，h叫普朗克常量，h＝6.63×10-34焦耳 秒
2.光电效应方程
①逸出功：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的引力所做功.
②光电效应方程：hν＝W+Ek
3.爱因斯坦光电效应方程对实验结论的解释
(1)解释极限频率：
图像横截距表示极限频率
(2)解释饱和电流：对于同种频率的光，光 较强时，单位时间内照射到金属表面的 光子数较多，因而饱和电流较大。
有光电子射出时
(3)解释遏止电压和最大初动能：
和 UC 与光的频率成正相关，
与光强无关！还与金属逸出功有关。
(4)遏止电压 Uc 与光的频率 和逸出功 W的关系
三、康普顿效应
光的波动理论认为，散射光频率应等于入射光频率。入射波长与散射波长应相等。
美国物理学家康普顿研究了X射线通过石墨等较轻物质产生的散射现象，发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分，这种现象称为康普顿效应。
康普顿提效应进一步说明光具有粒子性
四.光的波粒二象性
1.光的波动性：
干涉，衍射,偏振
2.光的粒子性：
黑体辐射，光电效应，康普顿效应
3.光具有波粒二象性
概率波
（1）大量光子体现波动性，少量光子体现粒子性
（2）波长越长，波动性越强，波长越短，粒子性越强

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