第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性一 光电效应实验的规律
V A
（ 1） 实验装置光照射至金属表面,电子从金属表面逸出,称其为 光电子,
（ 2） 实验规律截止频率（红限）
0?
几种纯金属的 截止 频率
0
仅当 才发生光电效应，
截止频率与 材料有关 与 光强无关,
金属截止频率
Hz10/ 140?
4.545 5.50 8.065 11.53
铯 钠 锌 铱 铂
19.29
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性
1I
2I
i
m1i
m2i
o0U? U
12 II?
电流饱和值
mi
遏止电压
0U
瞬时性遏止电势差与入射光频率具有线性关系,
m a xk0 EeU?
当光照射到金属表面上时，
几乎立即就有光电子逸出
（光强）
Ii?m
0U
0
Cs K Cu
遏止电压 与光强无关
0U
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性按经典理论，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,与实验结果不符,
（ 3） 经典理论遇到的困难红限问题瞬时性问题按经典理论,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,与实验结果不符,
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性二 光子 爱因斯坦方程
（ 1）,光量子”假设 h?光子的能量为
（ 2） 解释实验几种金属的逸出功金属 钠 铝 锌 铜 银 铂
2.28 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35eV/W
爱因斯坦方程
Wmh 2
2
1 v?
逸出功与材料有关对同一种金属,一定，,与光强无关kEW
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性逸出功
0?hW?
爱因斯坦方程
Wmh 2
2
1 v?
hW 0
产生光电效应条件条件 （截止频率）
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
光子射至金属表面，一个光子携带的能量 将一次性被一个电子吸收，若,电子立即逸出，
无需时间积累（ 瞬时 性）,
h
0
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性
WeUh 0?
e
W
e
hU
0
ehU0
eUh
0
（ 3） 的测定h
爱因斯坦方程
Wmh 2
2
1 v?
0U
0?
遏止电势差和入射光频率的关系第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性例 1 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）
2,7 6 e VJ1042.4 19
hchE
c
c
Ehp /eV76.2smkg1047.1 127
（ 2） eV48.0eV)28.276.2(k WEE
（ 3）
nm518m1018.5 7
E
hc?
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性例 2 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,
m100.1 3
解
2623 m10π)m100.1(πS
17
2 sJ105.2π4
r
SPE
111 s104.7
hc
E
h
EN?
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性三 光电效应在近代技术中的应用光控继电器、自动控制、
自动计数、自动报警等,
光电倍增管放大器接控件机构光光控继电器示意图第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性四 光的波粒二象性
hE?
hp?
描述光的粒子性描述光的波动性
h
c
h
c
Ep
pcEE,00光子
2
0
222 EcpE
相对论能量和动量关系
hE?（ 2） 粒子性,（光电效应等）
（ 1） 波动性,光的干涉和衍射
V A
（ 1） 实验装置光照射至金属表面,电子从金属表面逸出,称其为 光电子,
（ 2） 实验规律截止频率（红限）
0?
几种纯金属的 截止 频率
0
仅当 才发生光电效应，
截止频率与 材料有关 与 光强无关,
金属截止频率
Hz10/ 140?
4.545 5.50 8.065 11.53
铯 钠 锌 铱 铂
19.29
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性
1I
2I
i
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12 II?
电流饱和值
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遏止电压
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瞬时性遏止电势差与入射光频率具有线性关系,
m a xk0 EeU?
当光照射到金属表面上时，
几乎立即就有光电子逸出
（光强）
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Cs K Cu
遏止电压 与光强无关
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第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性按经典理论，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,与实验结果不符,
（ 3） 经典理论遇到的困难红限问题瞬时性问题按经典理论,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,与实验结果不符,
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性二 光子 爱因斯坦方程
（ 1）,光量子”假设 h?光子的能量为
（ 2） 解释实验几种金属的逸出功金属 钠 铝 锌 铜 银 铂
2.28 4.08 4.31 4.70 4.73 6.35eV/W
爱因斯坦方程
Wmh 2
2
1 v?
逸出功与材料有关对同一种金属,一定，,与光强无关kEW
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性逸出功
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爱因斯坦方程
Wmh 2
2
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产生光电效应条件条件 （截止频率）
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
光子射至金属表面，一个光子携带的能量 将一次性被一个电子吸收，若,电子立即逸出，
无需时间积累（ 瞬时 性）,
h
0
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性
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（ 3） 的测定h
爱因斯坦方程
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遏止电势差和入射光频率的关系第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性例 1 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）
2,7 6 e VJ1042.4 19
hchE
c
c
Ehp /eV76.2smkg1047.1 127
（ 2） eV48.0eV)28.276.2(k WEE
（ 3）
nm518m1018.5 7
E
hc?
第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性例 2 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,
m100.1 3
解
2623 m10π)m100.1(πS
17
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111 s104.7
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第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性三 光电效应在近代技术中的应用光控继电器、自动控制、
自动计数、自动报警等,
光电倍增管放大器接控件机构光光控继电器示意图第十九章 量子物理19 – 2 光电效应 光的波粒二象性四 光的波粒二象性
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描述光的粒子性描述光的波动性
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Ep
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2
0
222 EcpE
相对论能量和动量关系
hE?（ 2） 粒子性,（光电效应等）
（ 1） 波动性,光的干涉和衍射
